高灵敏度激光脉冲探测技术研究

发布时间：2019-10-11 17:11

【摘要】：由于脉冲激光信号具有光脉冲窄、重频范围宽、峰值功率高等优势,在军事、通信等领域具有很好的应用前景,因此高性能的脉冲信号探测系统也越来越多的得到国内外科研工作者的重视。探测灵敏度是接收系统的重要技术指标,主要表征为在一定虚警概率下探测器件接收到的最小峰值光功率的大小。对于微弱激光脉冲信号探测场景,通过研究脉冲宽度、探测光子数等参数可以进一步的调整和优化探测灵敏度等性能指标。因此本论文在理论计算的基础上,设计了基于直接探测方案的脉冲激光探测系统。激光脉冲信号探测按模式可以分为直接探测方案和相干探测方案。本文首先对这两种探测方案进行了理论分析和优劣势对比,对于脉冲探测系统各模块的噪声进行了详细的介绍与分析,并针对探测灵敏度指标进行了理论计算。其次,本文主要针对激光脉冲信号的直接探测方案,对比了传统的光电转换器件与具有内部增益的雪崩二极管的探测效率及其技术指标,总结了前置放大电路的几种设计思路,最终搭建了满足一定虚警概率下的脉冲激光探测系统。最终,在理论计算的基础上,本文对于脉冲激光直接探测方案搭建了实验电路、并完成焊接与调试工作,同时针对各个电路模块绘制了结构件外壳以达到对噪声进一步屏蔽的目的。通过本文的计算结果,在满足虚警概率小于1%的基础上,完成灵敏度指标测试工作,测试结果为-37.1dBm,与本文计算的理论值相差7.4dB,测试结果与理论计算值的差异主要来自于对探测电路的系统噪声评估不够准确,包括芯片或外围电路在上电工作时产生的噪声,需要对探测系统进行灵敏度优化方案分析。在文末进行了接收视场角的调整工作,保证了接收视场和发射视场的统一,通过分析放大电路的参数设计了滤波电路。此外本论文根据相关检测的原理,仿真验证了其理论正确性。
【图文】：

图 1-1 脉冲激光测风雷达美国Tasco首次将距离探测与影像结合，，研制了 Laser[15]，摄像距离可以达到800m，探测波长在850nm左右复频率为10Hz。NASA 以及美国 JPL 实验室，联合研制了一套名为M]，如图 1-2 可以看出，这套测风系统，沿用了之前介绍器，其中天线系统采用了国际流行的Cassegrain 望远镜系，可以达到对10km到20km的对流层以及平流层的

MACAWS激光测风雷达体系组成
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN249

【参考文献】

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本文编号：2547591