1 中国航空工业集团公司 北京长城计量测试技术研究所，北京 100095
2 中国科学技术大学 地球与空间科学学院，安徽 合肥 230026
在瞬态高速测速场景中，目标物体在几十ns时间内能加速到几~几十km/s，因此光子多普勒测速系统中电学数模转换器件带宽要求达到GHz甚至上百GHz。时间拉伸光子多普勒测速系统利用飞秒激光时间拉伸特性，在光域中完成信号降频处理，降低了光电信号探测器件和电学数模转换器件带宽压力。提出了改进的时间拉伸光子多普勒测速系统，飞秒脉冲经过第一级色散器件充分展宽铺满整个时域，避免了速度信号的采样间断；信号解调上采用误差补偿算法对频移信号进行补偿，减小了因为位移引入的系统误差，从而增加了有效记录时间。实验使用纳秒激光驱动铝膜产生高速飞片，测试了文中测速系统在记录时间1.2 µs内的实验效果。实验使用重频50 MHz飞秒光源，第一级和第二级色散器件分别使用200 km和100 km单模光纤，构成比例因子2/3。最终实验表明系统将3.6 GHz的多普勒频移信号降低为2.4 GHz，通过与光子多普勒测速系统进行结果比对，实验动态误差小于5%。该系统将能够应用于多种动高压技术加载飞片场景下的速度进行测量，为瞬态高速测量领域提供了新的测量手段。
超快测量 光子多普勒测速 时间拉伸 激光驱动飞片 瞬态高速 ultrafast measurement photon Doppler velocimetry time-stretched laser-driven flyer transient high-speed 红外与激光工程
2022, 51(9): 20210809
1 中国科学技术大学 地球与空间科学学院, 安徽 合肥 230026
2 中国航空工业集团公司 北京长城计量测试技术研究所, 北京 100095
精准的距离测量对于卫星编队飞行、行星空间定位、大型结构形状测量、微小位移测量以及工业制造测量等方面具有重要意义。近年来, 基于飞秒激光频率梳的测距技术以其测量速度快、准确度高等优点成为国际研究热点。在简要阐述飞秒激光频率梳原理特性基础上, 分析了目前国内外主要的飞秒激光频率梳测距的原理及测距结果, 包括飞行时间法、多波长干涉法、双频率梳法、空间色散干涉法、实时色散傅里叶变换法以及多技术综合测距法。简要介绍了在测量过程中对空气折射率修正和色散补偿方法, 对各类测距方法进行了对比总结, 着重介绍了基于飞秒激光频率梳的测距最新研究进展。
计量 激光雷达 激光测距 光学频率梳 超快激光 metrology lidar laser ranging optical frequency comb ultrafast laser 红外与激光工程
2018, 47(10): 1006008
中航工业北京长城计量测试技术研究所, 北京 100095
采用基于平衡光学互相关的超快激光绝对距离测量方法对大气中一段15m的空间距离进行了测量。仿真了不同脉冲宽度、不同光强损耗对平衡互相关信号的影响, 理论分析表明脉宽展宽对平衡互相关信号影响较大。采用中心波长为1037nm、重复频率为260MHz的超快激光器光源, 搭建了测距系统。实验验证了在脉宽分别为1.44ps、132fs时, 对平衡互相关信号的影响, 实验结果符合理论分析。研究了不同脉冲宽度对测量分辨力的影响, 结果显示, 采样时间为5ms, 脉宽为1.44ps, 测量分辨力不低于50μm; 而当脉宽为132fs时, 测量分辨力优于5μm。
光学测量 绝对距离测量 飞秒脉冲激光 脉冲宽度 平衡光学互相关 optical measurement absloute distance measurement ultrafast laser pulse width banlanced optical cross-correlation
中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所计量与校准技术重点实验室, 北京 100095
自主研制了基于掺铒光纤飞秒激光技术的光纤飞秒光学频率梳。详细介绍了此光纤光梳的系统结构、工作过程与各项性能参数。经过功率放大、色散优化与高非线性光纤扩谱等过程, 得到了超过一个倍频程的光梳超连续光谱。光梳的载波包络偏移频率(简称偏频, fo)从f-2f共线式干涉系统中提取, 并锁定至铷原子钟上。实验获得了35 dB信噪比的偏频信号, 实现了锁定时间超过12 h的稳定运转。
超快光学 光学频率梳 载波包络偏移频率 光纤飞秒激光器 超连续谱 激光与光电子学进展
2016, 53(12): 123201
