光程模擬裝置因其可控、精度高、穩(wěn)定性好、可靠性高等優(yōu)勢,是光信息處理相關(guān)技術(shù)中的重要組成部件,在光控相控陣?yán)走_(dá)、無線激光通信、激光測量等重要領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。所謂光程模擬即是利用各類光學(xué)元件或電子電路,將激光在大氣中的傳輸過程,轉(zhuǎn)換為激光在室內(nèi)條件下的傳輸。而且,為減小外界環(huán)境的影響,提高檢測可信度,大量程的光程模擬技術(shù)還常用于對激光測距類設(shè)備測距性能的檢測,實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、有效測量的目的,確保測距系統(tǒng)的測距可靠性和穩(wěn)定性。因此,本文結(jié)合以往的研究經(jīng)驗(yàn),對現(xiàn)有光程模擬技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和不足進(jìn)行了較為充分的比較和分析。最終在光纖延遲線的基礎(chǔ)上,提出了一種利用平面鏡調(diào)節(jié)光程,與光纖共同實(shí)現(xiàn)光程模擬仿真的研究方案,并對基于此方案的光程模擬系統(tǒng)進(jìn)行了論證。文中根據(jù)所測脈沖激光測距機(jī)的工作波長,綜合考慮、選擇合適的單模光纖,減小光纖色散對激光脈沖的影響,以完成固定光程的模擬。通過平面鏡對激光的反射作用,并實(shí)現(xiàn)平面鏡之間距離的精確調(diào)節(jié),達(dá)到連續(xù)改變光程的目的,以完成光程的動態(tài)模擬仿真。依據(jù)動態(tài)光學(xué)理論,對可調(diào)光程延遲線進(jìn)行了重點(diǎn)分析和理論論證,分析了實(shí)際情況下光路的變化情況,為機(jī)械固定結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了理論... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

美國麻省理工的AROSTF系統(tǒng)

4圖1.3美國麻省理工的AROSTF系統(tǒng)美國Thorlabs公司研究制造的光程模擬系列組件ODL100，結(jié)構(gòu)緊湊，組裝方便。直角棱鏡和裝有小反射鏡的V形安裝座分別固定在位移臺和移動滑塊上，使用時激光束經(jīng)過直角棱鏡反射鏡和V形安裝座上的兩塊小反射鏡后，以直角出射。該組件的優(yōu)點(diǎn)是光程可調(diào)，適用的光譜范圍較大，大致在750~1000nm之間，空間占用較小，但是，缺點(diǎn)在于最大光程模擬量只有1.2m，難以滿足實(shí)際使用要求，如圖1.4所示。圖1.4美國Thorlabs公司的ODL100此外，利用電子技術(shù)的領(lǐng)先優(yōu)勢，美國的圣巴巴拉紅外公司采用基于門電路的電延遲模擬法，通過對入射激光波長的檢測，以及門電路的延遲作用，能夠?qū)?550nm或1064nm兩種波長的激光模擬光程[22]。與此同時，由于光纖具有高帶寬、線性優(yōu)良、損耗低、不易受外界電磁條件干擾等優(yōu)點(diǎn)，是一種良好的光傳輸媒介。因此，研究人員有針對性地對其進(jìn)行光程模擬可

5行性研究，相關(guān)的光纖類延遲器件被稱為光纖延遲線。受益于光電子技術(shù)和光電集成技術(shù)的快速發(fā)展，韓國Soongsil大學(xué)使用MEMS光開關(guān)技術(shù)和光纖，實(shí)現(xiàn)了最短延遲時間12ps的目標(biāo)，最大誤差為0.2ps的光纖延遲線，如圖1.5所示[23]。該光程模擬系統(tǒng)采用旁路結(jié)構(gòu)形式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將多根擁有不同延遲時間，即不同光程模擬長度的光纖組合在一起，利用MEMS光開關(guān)自由選通不同規(guī)格長度的光纖，實(shí)現(xiàn)模擬光程可調(diào)的目的。圖1.5韓國Soongsil大學(xué)的基于MEMS光開關(guān)的光程模擬示意圖目前，在此方面的研究，國內(nèi)起步稍晚，較之國外還有一些差距，但經(jīng)過多年的發(fā)展和國內(nèi)市場需求的促進(jìn)，這種差距已不太明顯。例如北京跟蹤與通信技術(shù)研究所、北京理工大學(xué)、中國華陰兵器試驗(yàn)中心三所研究機(jī)構(gòu)和高校，提出把室外消光法和室內(nèi)時序增益系數(shù)比檢測相結(jié)合的方法，對1.06μm和1.54μm兩種波段的脈沖激光測距機(jī)的最大測程進(jìn)行測量，實(shí)驗(yàn)證明了該方法的客觀性和準(zhǔn)確性[24]。中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所利用高精度延時器對脈沖激光進(jìn)行了精確延時，所模擬的光程也通過延遲控制單元實(shí)現(xiàn)了校正，而且，該光程模擬系統(tǒng)能夠?qū)崟r調(diào)節(jié)模擬光程的大小，可同時在兩個方向上實(shí)現(xiàn)動態(tài)光程模擬，實(shí)驗(yàn)證實(shí)其光程模擬精度能達(dá)到0.15m，如圖1.6所示[25]。脈沖激光測距機(jī)的激光發(fā)射端發(fā)射激光主波至動態(tài)光程模擬器，由激光接收單元響應(yīng)接收，經(jīng)適當(dāng)?shù)哪芰克p、光電轉(zhuǎn)換，觸發(fā)信號延遲單元，待模擬的X、Y距離值即被轉(zhuǎn)化成為延遲時間XYt、t，信號延遲單元產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)XYt、t延遲后，由輸出通道A和輸出通道B輸出激發(fā)激光器X和激光器Y發(fā)射激光，脈沖激光測距機(jī)的接收端將兩激光器發(fā)射的激光作為回波信號進(jìn)行接收，并通過測量主波與回波之間的時間差，得出模擬光程值X?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]極限溫度環(huán)境對電子材料及元器件性能的影響[J]. 張峻,孫曉峰,張彬彬,陳雅容,張曉超,飛景明.  航天器環(huán)境工程. 2018(06)
[2]基于激光大氣傳輸特性的衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)的最大探測距離[J]. 安寧,陳煜豐,劉承志,范存波,劉源,宋清麗,溫冠宇.  光學(xué)學(xué)報. 2018(09)
[3]一種多脈沖激光測距機(jī)的檢測方法[J]. 馮繼東.  光電技術(shù)應(yīng)用. 2018(03)
[4]MEMS擺鏡在小型化激光成像雷達(dá)中的應(yīng)用[J]. 張馳,岳娟,徐正平,葛軍.  激光與紅外. 2017(09)
[5]溫度試驗(yàn)對電子元器件的性能影響分析[J]. 周雄兵.  信息通信. 2016(11)
[6]會聚光路中別漢棱鏡的位置誤差對系統(tǒng)像跳影響的分析[J]. 劉政,姚多舜,常婧越.  紅外技術(shù). 2016(09)
[7]一種高精度大動態(tài)范圍的距離模擬脈沖發(fā)生方法研究[J]. 何韻,許文淵.  紅外與激光工程. 2015(11)
[8]環(huán)境溫度對單模光纖中光信號傳輸延時的影響[J]. 馬志超,何翠平,王紹雷.  光通信技術(shù). 2015(05)
[9]激光測距機(jī)脈寬測量技術(shù)研究[J]. 譚威,曾文鋒,王小兵,王在淵,李東.  電子測量技術(shù). 2014(04)
[10]一種室內(nèi)標(biāo)定激光測距準(zhǔn)確度方法的研究[J]. 權(quán)貴秦,郝睿鑫,于洵.  國外電子測量技術(shù). 2013(09)

碩士論文
[1]基于光纖延遲線的激光測距儀測距精度檢測系統(tǒng)[D]. 陳昊.南京理工大學(xué) 2016
[2]基于白光干涉測量的大量程高精度光程掃描延遲線研究[D]. 梁帥.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[3]脈沖激光測距機(jī)的研究[D]. 甄文慶.南京理工大學(xué) 2014
[4]高精度光纖延時技術(shù)研究[D]. 邱志成.電子科技大學(xué) 2009
[5]脈沖激光測距系統(tǒng)整機(jī)性能檢測技術(shù)研究[D]. 陳守謙.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
[6]激光測距機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 韓志強(qiáng).西安電子科技大學(xué) 2006
[7]提高可變光纖延遲線精度的研究[D]. 卿翔.電子科技大學(xué) 2006
[8]平行度檢測儀的分析及研究[D]. 張立穎.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2006
[9]激光測距機(jī)測距能力檢測的無靶板技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)[D]. 王古常.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2004



本文編號：3275612