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目 錄

第1章緒論 1

1.1 激光的特點(diǎn)及應(yīng)用 1

1.1.1 激光的產(chǎn)生及特點(diǎn) 1

1.1.2 激光的應(yīng)用 3

1.2 經(jīng)典的激光距離測(cè)量方法 15

1.2.1 激光非干涉測(cè)距方法 15

1.2.2 激光干涉測(cè)距方法 18

1.3 脈沖激光測(cè)距技術(shù)發(fā)展 21

1.3.1 脈沖激光測(cè)距機(jī)發(fā)展概況 21

1.3.2 脈沖激光測(cè)距技術(shù)研究的新方向 22

參考文獻(xiàn) 23

第2章經(jīng)典脈沖激光測(cè)距原理及組成 25

2.1 基本原理 25

2.1.1 測(cè)距原理和組成 25

2.1.2 測(cè)距方程 27

2.1.3 較大可測(cè)距離和測(cè)距精度 29

2.1.4 消光試驗(yàn) 31

2.2 激光發(fā)射機(jī) 31

2.2.1 軍用激光測(cè)距機(jī)可選用的激光器 31

2.2.2 固體激光器 32

2.2.3 全固態(tài)激光技術(shù) 39

2.2.4 人眼安全的固體激光器 40

2.2.5 喇曼激光器 44

2.2.6 氣體激光器 49

2.2.7 半導(dǎo)體激光器 51

2.3 激光接收機(jī) 54

2.3.1 直接探測(cè)激光接收機(jī) 54

2.3.2 外差探測(cè)激光接收機(jī) 60

2.3.3 背景噪聲 62

2.3.4 光電探測(cè)器 65

2.3.5 信號(hào)的分辨 75

2.4 應(yīng)用和發(fā)展概況 78

2.4.1 發(fā)展概況 78

2.4.2 裝備和研制現(xiàn)況 79

2.4.3 新一代軍用激光測(cè)距機(jī)的研制 81

參考文獻(xiàn) 84

第3章高精度脈沖激光測(cè)距技術(shù) 86

3.1 脈沖式激光測(cè)距系統(tǒng)的誤差分析 86

3.1.1 系統(tǒng)誤差 86

3.1.2 隨機(jī)誤差 89

3.1.3 脈沖激光測(cè)距系統(tǒng)的總誤差 92

3.2 激光光源的脈寬壓縮和控制 93

3.2.1 調(diào)Q激光器脈寬壓縮 93

3.2.2 光纖激光器的脈寬壓縮技術(shù) 111

3.2.3 半導(dǎo)體激光器的脈寬控制 120

3.3 脈沖到達(dá)時(shí)刻鑒別 122

3.3.1 脈沖前沿鑒別及其改進(jìn) 123

3.3.2 恒定比值時(shí)刻鑒別及其改進(jìn) 127

3.3.3 過(guò)零時(shí)刻鑒別及其改進(jìn) 129

3.4 精密時(shí)間間隔測(cè)量 134

3.4.1脈沖計(jì)數(shù)法的測(cè)量誤差 134

3.4.2 時(shí)間放大測(cè)量 135

3.4.3 計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)方法的改進(jìn) 139

3.4.4 基于數(shù)字移相等效時(shí)鐘的時(shí)間間隔測(cè)量及實(shí)現(xiàn) 148

3.4.5 游標(biāo)卡尺測(cè)量技術(shù) 154

3.4.6 時(shí)間間隔的內(nèi)插測(cè)量 157

3.4.7 時(shí)間間隔的“粗”“細(xì)”組合測(cè)量 169

參考文獻(xiàn) 174

第4章超遠(yuǎn)程脈沖激光測(cè)距技術(shù) 179

4.1 引言 179

4.2 超遠(yuǎn)程脈沖激光測(cè)距基本理論 179

4.2.1 實(shí)現(xiàn)原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 179

4.2.2 激光測(cè)距方程 182

4.2.3 光子探測(cè)概率方程 183

4.3 單光子探測(cè)技術(shù) 184

4.3.1 APD工作模式與單光子計(jì)數(shù)原理 185

4.3.2 GM-APD雪崩抑制技術(shù) 187

4.3.3 GM-APD單光子探測(cè)器性能參數(shù) 191

4.4 微弱回波信號(hào)檢測(cè)技術(shù) 195

4.4.1 信號(hào)積累技術(shù) 195

4.4.2 匹配濾波技術(shù) 197

4.4.3 相關(guān)檢測(cè)技術(shù) 200

4.4.4 高階統(tǒng)計(jì)檢測(cè)技術(shù) 201

4.4.5 虛警抑制 203

4.5 基于事件計(jì)時(shí)器的時(shí)間間隔測(cè)量 205

4.4.1 事件計(jì)時(shí)器原理 205

4.4.2 A032-ET計(jì)時(shí)器 207

參考文獻(xiàn) 210

第5章飛秒脈沖激光頻率梳距離測(cè)量 214

5.1 概述 214

5.1.1 光學(xué)頻率梳距離測(cè)量技術(shù)需求背景 214

5.1.2 傳統(tǒng)激光測(cè)距方法的局限 216

5.1.3 飛秒光頻梳測(cè)距技術(shù)發(fā)展概況 218

5.1.4 光頻梳測(cè)距技術(shù)研究中的關(guān)鍵問(wèn)題 224

5.2 飛秒光頻梳及其產(chǎn)生 227

5.2.1 光學(xué)頻率梳 227

5.2.2 光頻梳的產(chǎn)生 230

5.3 光頻梳距離測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 233

5.3.1 多波長(zhǎng)干涉測(cè)距及其合成波長(zhǎng) 233

5.3.2 合成波長(zhǎng)干涉測(cè)量的級(jí)間過(guò)渡條件和逐級(jí)精化理論 240

5.3.3 合成波長(zhǎng)測(cè)距的誤差分析 244

5.4 飛秒光頻梳測(cè)距方法 246

5.4.1 頻率梳齒間干涉相位測(cè)距法 246

5.4.2 脈沖飛行時(shí)間與互相關(guān)干涉聯(lián)合測(cè)距法 249

5.4.3 頻率梳光譜分辨干涉測(cè)距法 253

5.4.4 參考光學(xué)頻率梳的多波長(zhǎng)干涉測(cè)距法 256

5.4.5 TOF、MWI和SRI組合測(cè)量測(cè)距法 257

5.4.6 雙飛秒頻率梳外差測(cè)量 261

5.4.7 雙光梳多外差測(cè)距方法 263

5.4.8 基于外差雙光學(xué)頻率梳的多波長(zhǎng)干涉測(cè)距方法 274

5.5 光梳多波長(zhǎng)干涉測(cè)距的波長(zhǎng)選擇和相位信息提取方法 280

5.5.1 光梳多波長(zhǎng)測(cè)距的波長(zhǎng)選擇 280

5.5.2 多波長(zhǎng)干涉測(cè)距相位信息提取方法 286

參考文獻(xiàn) 289