套用於SAL中的超寬頻線性啁啾光波發射源的研究

《套用於SAL中的超寬頻線性啁啾光波發射源的研究》是依託天津大學，由楊天新擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：套用於SAL中的超寬頻線性啁啾光波發射源的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊天新
• 依託單位：天津大學

項目摘要

綜合孔徑雷射雷達(SAL)在航道維度上的解析度可以突破衍射極限，但遺憾的是在垂直維度的距離解析度無法靠綜合孔徑來提高。當使用寬頻線性啁啾連續光波成像時，距離解析度只與線性啁啾光波的掃頻寬度有關，1mm的距離解析度需要掃頻寬度不能低於150GHz。如果本項目研製的超寬頻（200GHz）線性啁啾光波發生器能作為SAL的光源，就可以充分發揮SAL本身在航道維度上的解析度優勢，構成一個解析度為1mm×1mm的遠距離二維高清晰度成像系統。該系統的二維成像解析度不受孔徑的限制，可以大大減小設備的體積和重量，是傳統光學成像系統不能取代的。本項目擬通過對單一波長雷射器的連續輸出光進行腔外單邊帶調製，產生多個波長，並分別對每個波長再進行連續線性啁啾調製，最後再將各個線性啁啾的光波匯接成一個在200GHz範圍內線性啁啾的光波。只有這樣的光源，才能充分發揮SAL的優勢，構成一個不可替代的二維高清晰度成像系統。

結題摘要

研製雷射雷達光源的動力來自於長距離高解析度成像技術的套用，其中最主要的套用是實現無人機的機載雷達對地面的人臉識別功能。為了識別人臉，要求成像系統的分辨能力必須達到1 mm以下，如果用傳統的CCD透鏡成像方法對距離大於1 km之外人臉成像，需要的透鏡直徑至少超過1.5 m，隱蔽式無人機無法承載這樣大的透鏡，因此是不可行的。由此將雷射綜合孔徑雷達技術（SAL）與連續波頻率調製（FMCW）雷射雷達技術結合起來，實現1 mm距離分辨能力，是本項目立項的初衷和背景。在本項目後期，無人駕駛的車載雷射雷達開始湧現商機，但主流技術仍然是傳統的脈衝光雷射雷達（TOF），TOF雷射雷達受到解析度低和精度低的限制，性能差強人意。我們的雷射雷達用的是連續光波，雖然技術複雜、昂貴，但它的高精度高解析度是其他技術不能實現的，因此有望用於航空航天領域中的衛星編隊飛行的感知雷達中。 本項目研究內容是通過寬頻光調製器，將雷射外調製技術與先進的射頻信號產生技術有機地結合起來，實現在超寬頻域內，光強恆定的連續光的頻率隨時間嚴格線性變化，變化速率和線性度均超過其他技術產生的指標。 我們獲得國家專利1項，發表二區SCI文章3篇，發表EI檢索SPIE國際會議論文13篇。培養博士研究生4名，其中2名已經順利畢業。 已實現的關鍵數據是掃頻範圍200 GHz，掃頻速率36 GHz/μs, 線性度R平方大於0.9998，估算瞬時線寬小於50kHZ。 光強恆定的連續光的頻率隨時間嚴格線性快速變化的光是區別於單頻連續光和超短脈衝光的另一種光波形式，對這種新形式的的光波的研究還處於空白，主要是由於它的產生技術還不普遍。目前對這類光波進行測量的設備也十分匱乏，根本就沒有頻寬200 GHz的實時示波器，來完成記錄下一個周期的波長。而且我們的掃頻光波的周期非常長，如果用取樣示波器，它一般沒有那么大的存儲深度，來存下每個周期的200 GHz頻寬的信號。因此如何標定和評估這類光波就成了擺在我們面前的最大的科學問題了。這也是我們下一步要重點研究的課題。