1 北京空间机电研究所，北京 100094
2 中国空间技术研究院 空间激光信息感知技术核心专业实验室，北京 100094
3 华中科技大学 电子信息与通信学院，湖北 武汉 430074
4 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室，安徽 合肥 230026
海洋立体结构信息是未来实现海洋透明与海洋强国的基础，针对海洋剖面探测能力不足的问题，以及星载海洋剖面多要素同源同域一体化探测空白，开展星载海洋剖面多要素探测技术与系统方案研究，提出新型激光主被动复合、能谱复用探测技术体制，面向未来星载应用，完成星载海洋剖面多要素探测载荷系统设计。其中，激光器谱段设计为486、532 nm多波长一体化最佳配比输出，光电接收探测系统选用1 m×5 m超大口径可折叠光栅主镜，经过仿真分析，探测系统可实现大洋水深100 m深度、温度、盐度以及后向散射系数等多要素同源探测能力，同等体积包络条件下，能量收集能力提升5倍。
激光雷达 海洋剖面探测 主被动复合 大口径光栅 lidar ocean profile detection active and passive composite large aperture grating 红外与激光工程
2024, 53(1): 20230466
1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院，山西 太原 030024
3 北京空间机电研究所，北京 100094
4 中国空间技术研究院空间激光信息感知技术核心专业实验室，北京 100094
利用混沌激光的低相干性实现了对激光散斑的有效抑制。其中，使用了激光显示中常用的激光二极管，通过光反馈扰动激光器和电混沌信号调制激光器产生了混沌激光，分别研究了光反馈系统中偏置电流、反馈强度和调制系统中偏置电流、调制幅度对散斑抑制的影响，并对两个系统的散斑抑制效果进行了对比研究。实验结果表明，通过两种方式产生的混沌激光有效地抑制了散斑噪声，其散斑对比度均可降低0.9以上，使用混沌激光可使光谱最大可展宽至4.6 nm，其相干长度从441 μm降低至87 μm。
激光器 散斑抑制 混沌激光 光反馈 混沌信号调制 激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0714001
1 北京空间机电研究所, 北京 100094
2 中国空间技术研究院 空间激光信息感知技术核心专业实验室, 北京 100094
3 太原理工大学 物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
海水对光波的吸收和散射, 严重制约了激光雷达水下目标探测的性能。通过对激光在海水传输过程中产生后向散射的定量分析, 说明了激光回波信号被海水后向散射影响的严重性。分析比较了距离选通技术和强度调制技术抑制海水后向散射的能力, 提出了使用自身具有高频强度调制特性的混沌脉冲激光进行水下目标探测, 设计了基于相关法测距的混沌脉冲激光雷达水下目标探测方案。通过对后向散射光以及带有不同后向散射强度的回波信号光的时域和频域特性的研究, 使用互相关噪声水平算法判定混沌脉冲激光雷达抑制海水后向散射的能力。理论仿真分析表明, 当后向散射光强度是混沌脉冲激光强度36倍时, 仍能提取出目标信号。
水下探测 激光雷达 混沌脉冲激光 后向散射 underwater detection laser radar chaotic pulse laser backscattering 红外与激光工程
2019, 48(4): 0406004
北京空间机电研究所激光工程技术研究室, 北京 100094
离轴激光对相机的干扰主要由激光衍射效应和散斑干涉效应引起。为此，分别建立了视场外激光衍射模型和激光散斑干涉模型，分析了不同参数条件下面阵空间相机接收的激光衍射图像和激光散斑图像，其中参数包括光束入射角、透镜口径、焦距以及F数。分析和比较了不同参数下两种干扰机制对空间相机的干扰影响。当激光垂直入射到空间相机时，激光衍射效应对相机的干扰占主导地位；当激光倾斜入射时，激光散斑干涉效应占主导地位。
激光光学 激光干扰 激光衍射 激光散斑 CCD相机 离轴激光干扰 激光与光电子学进展
2016, 53(10): 101405
北京理工大学 光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京100081
室内可见光通信是一种利用室内照明白光LED灯来实现高速通信的新兴技术。当接收器在室内角落时较大的接收角限制了光电探测器的接收功率，从而降低了系统信噪比。为了实现接收器在室内各个位置处均能获得最大功率，提出了包含非视距链路情况下(墙壁一次反射)倾斜探测器接收面的设计方法，即在考虑视距链路(直射)的同时，还考虑了墙壁一次反射非视距链路下倾斜接收器的倾角设计。在室内各个位置处的最优倾斜角度可以通过牛顿算法得到，该快速算法的迭代次数仅为3~4次。仿真结果表明，倾斜接收器后系统最小信噪比提高大约5 dB，最大信噪比和平均信噪比均提高大约2 dB。尤其对改善室内角落处的信噪比最为显著。
光通信 光电探测器 非视距链路 optical communications photodetectors LED light emitting diode line-of-sight
北京理工大学 光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京100081
白光LED灯几MHz到几百MHz的调制带宽使其在照明的同时兼具通信功能。首先提出了照度均方差最小化准则来设计LED灯在室内的布局问题，分别考虑了不包含墙壁反射和包含墙壁反射两种情况下对室内照度分布的影响，分别给出了两种情况下白光LED灯的最优布局。然后分析了室内视距链路（不包含墙壁反射）和非视距链路（包含墙壁反射）下的室内照度分布、接收功率分布以及信噪比分布。非视距链路相对于视距链路来说，室内照度分布和接收功率分布明显增加，但是信噪比明显下降，这主要是由于非视距链路下墙壁反射产生的码间干扰所致。
可见光通信 信噪比 LED LED visible-light communication signal to noise ratio
北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
提出了一种新型光学接收天线的设计和制作方法, 利用干涉和衍射原理在全息材料上制成具有聚集光束和滤除环境光双重功能的全息反射镜.通过耦合波理论与k矢量闭合法分析了这种光学接收天线的角度选择性、光谱选择性以及任意点的衍射效率, 模拟结果表明: 全息反射镜在不同点的视场角和光谱带宽分别为0.8°-13.4°和4.4 nm-7.4 nm, 并且整体衍射效率在95.3%以上.与由聚光镜和滤波片组合成的传统光学接收天线相比, 全息反射镜体积小、重量轻、成本低、能作为光学接收天线用于室内可见光通信系统中.
室内可见光通信 光学接收天线 全息反射镜 耦合波理论 角度选择性 光谱选择性 衍射效率 Indoor visible light communication Optical receiving antenna Holographic mirror Coupled wave theory Angular selectivity Spectral selectivity Diffraction efficiency
