利用1 550 nm波长的可调谐光纤激光器, 建立了DSAL(Differential synthetic aperture ladar)高分辨率成像演示实验装置。在1.85 m的目标距离上, 开展了合作目标的DSAL成像实验。利用基本的DSAL成像理论, 重构了目标回波的相位史数据, 实现了高分辨率合成孔径成像。详细给出了不同方位运动条件下获得的DSAL图像。实验结果表明: 利用经过DSAL技术重建后的目标回波相位史数据, 能够形成聚焦良好的高分辨率DSAL图像。这显示了DSAL技术对共模相位误差的稳健消除能力。此外, 不同方位运动条件下的DSAL成像结果表明, 在超过规定方位运动速度30%的范围内, 均可观察到良好聚焦或至少可接受的DSAL图像, 表明DSAL系统对方位运动速度变化有一定范围的适应能力。

报道了一个条带模式合成孔径激光雷达(SAL)实验室高分辨率成像结果。以0.5 mm×0.5 mm 的等效收发口径，在一个12.9 m 距离上，实现了高分辨率SAL 成像，获得了照片级的高质量图像。图像的方位合成孔径分辨率超过真实口径衍射极限分辨率的100 倍。详细给出了合作目标和漫反射目标的距离压缩像、方位聚焦像和相位梯度自聚焦(PGA)处理像。实验数据展现了清晰的SAL 图像形成过程，显示出了各处理步骤的典型聚焦效果。实验结果演示了PGA 在SAL图像处理中的稳健聚焦能力，多次迭代能较大幅度地提高成像质量。

报道了一个采用单程远场衍射照明的合成孔径激光雷达成像实验室演示实验.采用1 550 nm光纤激光，在目标距离约2.4 m的位置上，实现了良好聚焦的SAL成像，图像方位向分辨率约560 μm，距离向分辨率170 μm.聚焦图像的形成只应用了基本SAL成像理论，无需辅助相位自聚焦(PGA)技术.详细的实验图像展示了典型的SAL成像两步聚焦过程和图像的高分辨率.

基于标准ACIS模型数据, 利用Inventor VBA语言和B样条曲线对脉冲气体激光器中Ernst面型曲线进行逼近, 并采用线性扩展法对Ernst面型电极实现了3维实体建模设计, 设计结果可以直接导入Ansys进行3维电场有限元计算分析。通过对比不同坐标点数的Ernst曲线的误差情况, 明确了导致电极边缘面型误差的原因, 对于B样条逼近Ernst曲线上曲率较大的部分进行了局部密集采样, 在提高模型文件中曲面面型精度的同时平衡了计算的速度, 并对设计结果进行了Ansys有限元计算和初步分析。

详细研究了一台增益体积为1.17 L, 采用pulser/sustainer技术激励的高重复频率长脉冲紫外预电离TE CO2激光器的运转特性。激光器最高脉冲重复频率100 Hz, 输出激光脉冲半峰全宽(FWHM)约23.0 μs。实验记录了稳定辉光放电与有起弧的辉光放电时激光器的放电电压/电流波形; 测量得到当sustainer充电电压从12 kV到30 kV时, 激光器输出脉冲能量从约0.40 J变化上升至约4.0 J, 观察到在同一sustainer充电电压下, 激光器输出平均功率随脉冲重复频率线性变化; 监测到激光器以sustainer充电电压22 kV, 重复频率100 Hz连续工作10 min时, 输出平均功率仅从最大257 W下降至247 W。实验数据表明, 与采用低感快脉冲放电激励相比, 这种新型的长脉冲TE CO2激光器具有增益开关效应小、输出动态范围大、“起弧适应性”好、输出平均功率下降慢等特点。

当工作气体温度变化时,脉冲TEA CO2激光器的输出波长也可能发生变化,此现象称为输出波长的温度漂移。通过建立六温度理论模型,用数值计算的方法揭示了平凹稳定腔脉冲TEA CO2激光器输出波长的温度漂移规律。计算结果表明,这种激光器输出光谱为多谱线结构,工作气体温度升高,激光输出波长向长波长方向移动; 工作气体温度降低,激光输出波长向短波长的方向移动。计算结果还表明,激光输出波长随温度的漂移局限在10P支内,没有9 μm带与10 μm带之间的跨带移动,因此,采用光栅谐振腔,可抑制脉冲TEA CO2激光器输出波长的温度漂移,稳定激光输出波长。

以研制平均功率千瓦级的实用化高重复频率可调谐TEA CO2激光器为目标,分别研究了注入锁定、低锐度法布里珀罗(F-P)耦合腔、光栅选线等三种调谐方法。利用光栅选线的方案,采用光栅谐振腔,实现了平均功率千瓦级的高重复频率TEA CO2激光调谐输出。激光器输出10P(20),10R(20),9P(20),9R(20)线的脉冲能量分别为5.8 J,5.8 J, 5.5 J,5.6 J,重复频率200 Hz,光束远场发散角为1.66 mrad(水平)与1.43 mrad(竖直),约为2倍衍射极限。

简要介绍了合成孔径激光雷达的基本原理和国内外研究现状,并分析了发展合成孔径激光雷达需要解决的关键技术。

研制了一台高重复频率顺序放电TEA CO2激光器,由共用光学谐振腔的两节相同放电组件组成,单组件的有效增益体积为2.5 cm×2.5 cm×55 cm。激光器允许以不同的双脉冲时间间隔和不同的脉冲重复频率工作并产生高峰值功率输出双脉冲。当两组件以200 Hz重复频率同步放电时,激光器输出平均功率为1.1 kW;当两组件以400 Hz重复频率顺序放电时,输出平均功率为550 W,双脉冲时间间隔为2.5 ms。在同一脉冲重复频率下,激光器的平均输出功率随双脉冲间隔的增大而减小。实验还测量了不同双脉冲间隔下,激光器的输出双脉冲波形。

研制了一台增益体积为1.17 L的长脉冲紫外预电离TE CO2激光器。基于Pulser/sustainer技术,设计了独立可控的双高压开关抽运电路。在激光混合气体比CO2∶N2∶He=1∶2.5∶13,总气压30 kPa时,以6 nF的Pulser电容控制100 nF的Sustainer电容,获得稳定的辉光放电,激光比注入能量达1.607 J/(kPa·L),其中,Pulser能量不到全部注入能量的5%。另外,在保持Sustainer总电容100 nF不变的情况下,设计了两种脉冲宽度略有不同的Sustainer电路,均获得了稳定的辉光放电,实验测量了放电电压、放电电流与输出激光脉冲波形,并分析了Sustainer放电的阻抗特点。激光器采用“Z”形折叠腔结构,输出激光脉冲宽度达20 μs,电光转换效率超过12.0%,最大脉冲能量为6.5 J。