1 上海航天控制技术研究所, 上海 201109
2 上海市空间智能控制技术重点实验室, 上海 201109
针对飞秒激光合成波长法高精度绝对距离测量中光功率-相位转换效应引起的误差,提出一种基于多项式拟合的误差修正方法,以提高飞秒激光测量系统的测距精度。搭建类迈克耳孙干涉测量系统,经过光电探测后得到飞秒激光模间拍频信号,利用快速傅里叶变换解算拍频信号的相位差,并研究相位差随光功率的变化。结合相位测距技术,将测距结果与长度基准作参考,采用基于最小二乘法的最优多项式拟合形成不同光功率下的测距校正表。实验中以四次谐波进行测量,结果表明:当光功率在1~3mW变化时,测距误差变化率约为2.7mm/mW,通过校正技术,在110mm范围内测距残余误差从±0.25mm下降到±0.08mm。该研究可将飞秒激光高精度测距技术应用到室外环境、复杂的工业环境甚至非合作目标等光功率变化较大的测量场合,显著地拓展飞秒激光精密测量的应用范围。
测量 合成波长法 功率-相位转换 模间拍频 相位测距 飞秒激光
红外与激光工程
2020, 49(8): 20201026
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Quantum Optics and Center for Cold Atom Physics of CAS, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Shanghai Key Laboratory of Aerospace Intelligent Control Technology, Shanghai Aerospace Control Technology Institute, Shanghai 201800, China
We investigate the influence of the source’s energy fluctuation on both computational ghost imaging and computational ghost imaging via sparsity constraint, and if the reconstruction quality will decrease with the increase of the source’s energy fluctuation. In order to overcome the problem of image degradation, a correction approach against the source’s energy fluctuation is proposed by recording the source’s fluctuation with a monitor before modulation and correcting the echo signal or the intensity of computed reference light field with the data recorded by the monitor. Both the numerical simulation and experimental results demonstrate that computational ghost imaging via sparsity constraint can be enhanced by correcting the echo signal or the intensity of computed reference light field, while only correcting the echo signal is valid for computational ghost imaging.
ghost imaging speckle image reconstruction Chinese Optics Letters
2020, 18(4): 042602
1 上海航空控制研究所, 上海 201109
2 上海市空间智能控制技术重点实验室, 上海 201109
3 哈尔滨工业大学卫星技术研究所, 哈尔滨 150080
针对空间合作目标的靶标提取、匹配与相对位姿解算问题, 利用 TOF相机采集的灰度和深度信息进行目标检测与关键点筛选的靶标提取, 基于此进行特征点匹配并确定合作目标的相对位姿。首先, 基于灰度信息进行目标检测, 接着,结合深度信息与靶标形态筛选关键特征点, 然后, 利用马尔可夫随机场(MRF)的确定性退火算法进行特征点匹配, 最后, 利用SVD算法解算位姿获得目标航天器和追踪航天器之间的相对位置、姿态关系。实验表明该方法计算量少、鲁棒性较好。
TOF相机 合作目标 相对测量 确定性退火 位姿解算 TOF camera cooperative target relative estimation deterministic annealing pose estimation
1 北京理工大学 光电学院 机器人与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 西安应用光学研究所, 陕西 西安, 710065
3 西安现代控制技术研究所, 陕西 西安, 710065
4 上海航天控制技术研究所, 上海 201109
针对现有脉冲激光回波目标识别方法不能准确反映目标姿态的关键问题, 提出一种基于激光回波与散斑的时空域目标探测方法, 重点建立了粗糙目标的脉冲激光回波与二维激光散斑模型, 通过对平面、球面和非球面三种面型目标进行仿真, 不仅可以映射出不同目标的面型和偏转角度, 还可以区分目标的偏转方向, 说明该方法的可行性与有效性。
光电探测 激光雷达目标识别 激光回波 散斑 photoelectric detection lidar target recognition laser echo speckle
1 上海航天控制技术研究所,上海 201109
2 上海市空间智能控制技术重点实验室, 上海 201109
3 中国科学院光电研究院, 北京 100094
4 中国科学院大学, 北京 100049
提出了一种基于二维振镜与位置灵敏探测器的高精度激光跟踪系统;基于光线追迹方法建立跟踪系统的几何光学模型,并对跟踪系统进行误差分析,通过仿真对激光跟踪系统的指向精度以及跟踪性能进行分析。仿真结果表明:在跟踪距离100 m处,跟踪系统的位置指向精度可达0.35 mm,角度指向精度为0.72″,跟踪范围为-10°~10°,最大跟踪速度可达3.6 rad/s,能够实现对远距离快速运动目标的高精度实时主动跟踪。
测量 激光跟踪 二维振镜 位置灵敏探测器 误差分析
1 华东师范大学 物理与材料科学学院 精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海 200062
2 山西大学 相端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
我们理论上研究了基于热铷原子系综中的四波混频效应实现信噪比优化的系统。我们分析了非相敏放大器与相敏放大器中信号光信噪比的变化情况。在非相敏放大器中,信号光为相干态注入,闲置光为真空态注入,此时信号光在被放大的同时,信噪比降低,其噪声系数大于1。在相敏放大器中,信号光和闲置光均为相干态注入,此时在特定的条件下,信号光在被放大的同时信噪比得到提高,其噪声系数小于1。在注入光束间的相对相位=2 kπ(k为整数)时,信号光的有效增益最大且噪声系数最小。在这样的相对相位下,只要注入闲置光光强高于注入信号光光强的17.2％时,信号光就能够在被放大的同时信噪比得到提高。特别地,当注入闲置光光强同时低于注入信号光光强时,就实现了弱光对强光信噪比的优化作用。
四波混频 光学放大器 有效增益 信噪比 噪声系数 four-wave mixing optical amplifier effective gain signal-to-noise ratio noise figure
