1 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部，上海 201800
2 上海卫星工程研究所，上海 201109
3 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
为了满足星载大气探测激光雷达在轨应用需求，对该系统采用的空间大能量脉冲固体激光器进行了空间环境下的热控设计仿真及试验研究。首先根据激光载荷整体布局以及轨道特性参数分析并计算了激光器外部空间热环境，随后介绍了激光器构型及热设计，然后利用热传导以及空间热辐射理论建立了热分析模型，开展了激光器在轨热设计及仿真，并通过空间热真空环境试验验证了热控方案。激光器在轨工作温度波动优于±0.033 ℃，激光器内部关键器件大功率的激光放大器模块温度低于28 ℃，实现了大能量脉冲固体激光器在轨超高精度控温，满足了激光器在轨稳定运行工作的使用要求，为激光雷达在轨正常工作提供了重要保障。
激光器 星载激光雷达 空间激光器 热设计 传导辐射制冷 中国激光
2023, 50(14): 1401005
红外与激光工程
2020, 49(11): 20201045
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 中国科学院空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对研制和集成完的直径为1 m的激光雷达望远镜, 介绍了望远镜主镜系统的结构设计, 并分析了主镜二级背板安装点匹配失调及主镜挠性支撑脚作用对主镜面形的影响。通过建立主镜系统的有限元模型开展光机分析, 并对分析结果进行了处理, 使其能够与集成装校时的干涉测量波前图进行直接对比, 得出二级背板与光学基板安装点匹配失调是导致主镜形变过大的主要原因。针对此问题对望远镜主镜系统结构进行了改进, 通过有限元光机结构分析, 预计优化后的结构能够有效地减小匹配失调导致的主镜形变, 将使主镜均方根形变量从0.3λ降至0.097λ(λ=632.8 nm), 满足激光雷达要求的0.15λ面形要求。
激光雷达 望远镜 光机分析 光机系统结构优化 有限元分析 lidar telescope optomechanical analysis optimization of optomechanical system finite element analysis 红外与激光工程
2018, 47(7): 0718002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对全球范围CO2浓度和气溶胶检测的星载激光雷达系统的可行性进行研究。由于大气后向散射信号很弱, 故星载激光雷达对杂散光很敏感。激光雷达系统由Ritchey-Chretien接收望远镜、多波段中继光学系统以及光电探测系统构成, 因此, 相比于传统成像光学系统, 其杂散光的分析与抑制技术得到改进。对光机结构建模, 基于杂散光来源分类和大量光线追迹, 提出了一种位于激光雷达后光学系统中, 而非接收望远镜中的杂散光抑制方法。仿真结果表明, 位于后光学系统中准直器镜筒上的挡光环极大地抑制了杂散光。因此, 可以舍去接收望远镜上的挡光环。
光学设计 杂散光抑制 双向散射分布函数 星载激光雷达
1 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 东华大学信息学院, 上海 200051
提出一种基于声光扫描技术实现三维视频激光雷达系统，克服了基于传统扫描方式的三维成像激光雷达应用中所面临的成像速度慢、体积大、质量大等问题。采用二维声光扫描技术，大大提高了扫描速度；同时，采用高精度的时间差检测芯片，精确测量激光脉冲飞行时间，从而获得高精度的距离值，实现高精度的三维视频成像。详细描述了系统的原理、组成部分以及实验结果。在图像分辨率为63 pixel×63 pixel时，该系统三维成像速度达到25 frame/s，实现视频三维成像，能够满足对成像速度要求较高的特殊场合的需求。
成像系统 声光扫描 三维成像 激光雷达 非机械扫描 高重频光纤激光器 飞行时间法
