激光雷达方程的三种解
1.3.3激光雷达的基本原理
激光雷达最基本的工作原理与普通雷达类似，即由发射系统发送一个信号，与目标作 用产生的返回信号被接收系统收集并处理，以获得所需信息。不同的是激光雷达的发射信 号为激光束，与普通无线电雷达发送的毫米波相比，波长要短得多。无线电雷达由于波长 长，无法探测小型或微粒型目标，而用于激光雷达系统的激光波长一般在微米量级，因而 能用于探测极细小的微粒和分子。
图1-3激光雷达原理 Figl-3 Principle of lidar
激光雷达的基本原理如图1-3所示，由激光器发出一束波长为λ0，宽度为t P 的脉冲,经准直扩束后垂直射入大气，光脉冲在通过大气时受到散射和衰减，其后向散射光被接收面积为Ar 的望远镜系统接收，高度z 处的后向散射信号功率可用雷达方程表示[36]：
()()()()z T z z
Ar
2t c z Y P z P 22p 0，，，λλβλ?????
?= （1.1） 式中，λ为接收到的散射信号的波长，P 0为发射的激光脉冲的峰值功率，Y(z)为发送 器与接收器光路的几何重叠系数，c 为光速，()z ，λβ为大气体积后向散射系数，()z T ，λ 为大气的透过率，由朗伯定律可知:
()()
??
????=?’
’
’，，z 0dz z -exp z T λαλ （1.2）
式中，()z ，λα为大气的消光系数。从理论上，()z ，λβ为大气数密度N (z)与散射截面Ω
d d σ
的乘积，即 ()()Ω
?
=d d z N σ
λβz ， (1.3) 如前所述，大气中与激光雷达脉冲相互作用产生的后向散射信号成分包括了大气气体分子和气溶胶粒子，由于分子尺寸小，所产生的散射光相对较弱，瑞利散射截面与激发波长的四次方成反比，大气气溶胶粒子对激光的散射光为米散射。对某一激光雷达的特定波长，分子散射直接随着大气分子的浓度而发生变化，但气溶胶散射却很复杂，取决于粒径分布以及气溶胶粒子的折射率。这些气溶胶粒子随地域、时间变化明显，所以无法对其准确估算与预测。而分子散射却可以相对较准确地估计出，只要通过标准大气信息或观测点上空的大气温度、压力分布数据即可获得。
因此，实际大气体积后向散射系数和大气消光系数就包含了两个部分:分子散射部分和气溶胶散射部分，即:
()??
? ??+??? ??=z z z m a βββ (1.4) ()()()z m ααα+=z z a （1.5）
下标a 表示气溶胶，m 表示大气分子。
接收信号如图1-4所示，在0-A 段，发射光束还没进入接收视场，接收不到后向散 射信号，探测到的信号强度为0。在A-B 段，发射光束逐渐进入视场，发射器与接收器的 重叠系数逐渐增大，接收到的后向散射信号也逐渐增强，至B 点时，重叠系数Y(z)=1 接收到的信号最强。此后尽管视场内继续充满发射光束，但由于光速在大气中传输时按
-2z 规律发散，因此回波信号也将按此规律减小，如图中B-C 段，直至遇到气溶胶密集的
介质。在遇到气溶胶密集的介质时，回波信号增强，在某一距离点(图中D 点)处达到最大， 随后又会逐渐衰减至系统无法探测为止。
图1-4激光雷达接收的信号 Fig.l 一4Lidar received signal
1.3. 4激光雷达方程的解
激光雷达方程提供了激光回波信号与被探测物的光学性质之间的函数关系，因此可以 根据激光雷达探测到的回波信号，通过求解激光雷达方程，获得有关大气性质的信息。但 从前面激光雷达方程可知，除了激光雷达系统的光电探测器接收到的大气回波信号功率， 以及激光器参数和系统常数以外，方程中还有四个未知量:分子和气溶胶粒子后向散射系数()z m β，()z a β以及它们的消光系数()z m α，()z a α。
由于分子散射较稳定，其散射系数()z m β和消光系数()z m α可以通过标准大气模型或观测点上空的大气温度、压力分布数据获得，因而雷达方程中就剩下气溶胶的两个系数()z a β和()z a α为未知。为了求解这个方程，人们 想出许多办法，激光雷达方程的求解方法主要有:斜率法、Klett 法和Fernald 法。
a.斜率法
在均匀的大气层中，整个后向散射系数()z β和消光系数()z α在该范围内是常数，在这 种情况下，()z α可以用简单的斜率法求得。将雷达方程((l. 1)简化如下:
()()()????=-z
dz
z e z z C z P 0
2-2αβ (1.6)
将P(z)乘以2
z ，再取自然对数得:
()()()()?-?=?=z
dz z z C z z P z D 0
22ln ln αβ (1.7)
对D(z)求导得:
()()()()z dz
z d z dz z dD αββ21-?= (1.8)
如果大气均匀，则()z β和()z α均为常数，
()
0=dz
z d β, ()z α由下式给出:
()()dz
z dD z ?
-=21α (1.9)
即对曲线D(z)进行最小二乘法拟合，求出曲线的斜率即可求出均匀大气的消光系数。 斜率法由于要求均匀大气作为条件，实际是很难做到的，因为()z β和()z α在某一高度 上通常并不是常数，因而这种方法很难达到很高的精度，但它适合于水平探测。
b. Klett 法
为了精确求解雷达方程，必须知道()z β与()z α之间的关系。Klett 提出，对于弹性散射， 假定两者之间满足如下关系:
k B αβ?= (1.10)
这里，B 和k 是与激光雷达波长和气溶胶的折射率以及粒径分布有关的系数。根据经验值， k 的取值范围为:3.167.0≤≤k ，一般情况下，取k=1,将其代入((1.8)式，得:
()()()()z dz
z d z dz z dD ααα21-?= (1.11) 取远方某一边界值高度z c ，对应的边界值为()c z D , ()c z β, ()c z α Klett 求得了该方程的稳定解为:
()()()()()?+=
c c c z z
dz
z D z z D z D z 2αα (1.12)
()()()()()?+=
c
c c z z
dz z D B z z D z D z 2ββ (1.13)
上两式中，由于分母中积分项的符号为正，随着积分数值的增加，边界值和噪声等
的影响会减少，因此方程的解很容易保持稳定。
这种解法的优点在于只要在边界值高度附近大气透过率()c z T 较小，对于较粗略估算出的()c z α也可反演出相对较精确的()z α。一般情况下，()c z α必须以较精确的方法估算出，才能得到精确的()z α值，通常边界值的灵敏度会随大气的浑浊度和边界值的取值位置改变而变化很大。
c. Fernald 法
当激光在大气中传输时，要受到大气分子和气溶胶粒子的共同作用，因而雷达方程中 的()z β和()z α实际应包括两部分，即分子散射部分和气溶胶散射部分。
Klett 法求解得出的是大气总的消光系数，由于米散射信号的强度与辐射波长的一(1 ~2)次方成比例，瑞利散射信号的强度与辐射波长的一4次方成比例，在波长较长或有云或
气溶胶浓度较大的情况下，大气回波信号中米散射信号占据主要成分，而瑞利散射信号相对很弱，可以忽略，在这种只需考虑单一成分的情况下，使用Klett 法求解最有效。 然而，在波长较短，对流层中气溶胶浓度不大，或观测高层卷云和气溶胶时，瑞利散射信号的影响就不能忽略了。Fernald 法在雷达方程中将分子散射和气溶胶散射分开来考虑，即:
()()()z z z a m βββ+= (1.14)
()()()z z z a m ααα+= (1.15)
下标a 表示气溶胶，m 表示大气分子，代入激光雷达方程:
()()()()[]()()[]{}
?+-?+???
=?z a m a m p dz z z z z z
A t c z Y P z P 020
02exp 2ααββ (1.16)
对于气溶胶引起的米散射，其消光系数与后向散射系数的比设为()()
z z
S a a βα=1;对
于分子引起的瑞利散射，其消光系数与后向散射系数之比满足如下关系:
()()S z z S m m 3
82π
βα==
(1.17) 代入雷达方程式((1. 16 )，并将方程两边同乘以2
z ，得到:
()()()()()()()()()()()???
???---????
?=???????????
??+?-?????=????Z
Z
m p
z a m p dz z S S dz z S z A ct z Y P dz z S z S z A ct z Y P z P z 001210001200222exp 2
2exp 2ββββββ (1.18)
()()()()()()()()dz dz z S d S A ct z Y P dz z S z A ct z Y P dz z S S z P z z
p Z p
Z
m ?
???????????-???
????-????=???
???-?????=??
????-?????0110001000122
2exp 2122exp 2
2exp ββββ (1.19) 将上式两边取积分，得:
()()()()
()()()()??????-????
??-????=??
??????????-????=????
????????-??-?????12exp 202exp 22exp 20100010000''1221Z p Z p Z
Z
m dz z S A ct z Y P dz dz
z dz z S d A ct z Y P dz dz z S S z P z S βββ (1.20)
再将上式两边取对数，得：
()()()()()
()()()()dz
z z S A ct z Y P dz z S A ct z Y P dz dz z S S z P z S A ct p Z p Z Z p ????-??
?
??????=????????????-+??
???????=????????????-??-???
?022ln 2exp ln 2ln 2exp 22
z Y P ln 100010000''122100βββ(1.21)
上式两边对Z 求导，得:
()()()()()()()()
???????????????-??-??????
????-??=z dz dz z S S z z P S A ct z Y P z S S z z P z Z m p
Z
02exp 22
dz 2exp 0''1221000122βββ (1.22)
选取边界点高度c z ，假设已知c z 处的后向散射系数()c z β和消光系数()c z α，代入上式，
并设()()2z z P z D *=，()()20c c c z z P z D *=，得到:
()()()()()()()()()
????
????????
???-?-???
????-?=Z Z dz
Z Z dz z S S z D S z z D dz z S S z D C C m c Z
m ''12100122exp 22exp z ββββ (1.23)
则气溶胶的后向散射系数为:
()()()()()()()()()()
????
????????
???-?-???
????-?+-=Z Z dz
Z Z dz z S S z D S z z D dz z S S z D z C C m c Z
m m a ''12100122exp 22exp z βββββ (1.24)
根据气溶胶消光系数与后向散射系数的关系，即可求出气溶胶消光系数:
(1)边界点c z 以下高度的气溶胶消光系数为(后向积分): (1.25)
()()()()()()()
()()
???????????? ??-?+?+?
??
?????? ??-?+?-=c z C m c m c a c C m m a z dz Z z dz z S S z D z S S z z D Z z dz z S S z D z S S z ''212
1
0212112exp 212exp αααααα
(2)边界点z c 以上高度的气溶胶消光系数为(前向积分): (1.26)
()()()()()()()
()()
???????????? ??--?-?+?
??
?????? ??--?+?-=z c z c m c m c a c c m m a z dz z dz z S S z D z S S z z D z z dz z S S z D z S S z ''212
1
0212112exp 212exp αααααα
若雷达信号中气溶胶信号可以忽略，上两式的边界值(分母第一项)则由瑞利散射信 号和大气密度决定。对于瑞利散射信号，S 2是个常数;对于米散射信号，S 1与气溶胶或 云的折射率、粒径分布和形状等有关，取值范围一般在10sr~100sr 之间。大气分子的消 光系数可以根据美国标准大气模型确定。
激光雷达高速数据采集系统解决方案
激光雷达高速数据采集系统解决方案 0、引言 1、 当雷达探测到目标后, 可从回波中提取有关信息，如实现对目标的距离和空间角度定位,并由其距离和角度随时间变化的规律中得到目标位置的变化率，由此对目标实现跟踪; 雷达的测量如果能在一维或多维上有足够的分辨力, 则可得到目标尺寸和形状的信息; 采用不同的极化方法，可测量目标形状的对称性。雷达还可测定目标的表面粗糙度及介电特性等。接下来坤驰科技将为您具体介绍一下激光雷达在数据采集方面的研究。 1、雷达原理 目标标记： 目标在空间、陆地或海面上的位置, 可以用多种坐标系来表示。在雷达应用中, 测定目标坐标常采用极(球)坐标系统, 如图1.1所示。图中, 空间任一目标P所在位置可用下列三个坐标确定: 1、目标的斜距R； 2、方位角α；仰角β。 如需要知道目标的高度和水平距离, 那么利用圆柱坐标系统就比较方便。在这种系统中, 目标的位置由以下三个坐标来确定: 水平距离D，方位角α，高度H。 图1.1 用极(球)坐标系统表示目标位置
系统原理： 由雷达发射机产生的电磁能, 经收发开关后传输给天线, 再由天线将此电磁能定向辐射于大气中。电磁能在大气中以光速传播, 如果目标恰好位于定向天线的波束内, 则它将要截取一部分电磁能。目标将被截取的电磁能向各方向散射, 其中部分散射的能量朝向雷达接收方向。雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后, 就经传输线和收发开关馈给接收机。接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息, 并将结果送至终端显示。 图1.2 雷达系统原理图 测量方法 1）.目标斜距的测量 雷达工作时, 发射机经天线向空间发射一串重复周期一定的高频脉冲。如果在电磁波传播的途径上有目标存在, 那么雷达就可以接收到由目标反射回来的回波。由于回波信号往返于雷达与目标之间, 它将滞后于发射脉冲一个时间tr, 如图1.3所示。 我们知道电磁波的能量是以光速传播的, 设目标的距离为 R, 则传播的距离等于光速乘上时间间隔, 即2R=ct r 或 2 r ct R
利用激光点云数据计算采石场开采量方法研究
利用激光点云数据计算采石场开采量方法研究 发表时间：2018-08-09T10:41:29.817Z 来源：《新材料.新装饰》2018年2月下作者：李光 [导读] 为了调查矿山开采现状，估算矿山保有资源量，政府定期要对采石场资源储量进行核实。一般采用免棱镜全站仪进行测量评估，但因地形复杂，测量误差难以避免。而激光扫描技术克服了这些缺点，为储量监测提供了快捷的途径。应用激光扫描技术在土方量计算、矿山地形快速测量、土方变化量监测等方面一些学者进行了系统研究。 （齐齐哈尔矿产勘察开发总院，黑龙江省齐齐哈尔市 161000） 摘要：为了调查矿山开采现状，估算矿山保有资源量，政府定期要对采石场资源储量进行核实。一般采用免棱镜全站仪进行测量评估，但因地形复杂，测量误差难以避免。而激光扫描技术克服了这些缺点，为储量监测提供了快捷的途径。应用激光扫描技术在土方量计算、矿山地形快速测量、土方变化量监测等方面一些学者进行了系统研究。使用三维激光扫描仪对矿堆进行了扫描，对扫描数据进行三维建模后测算矿堆的矿方量。本文分析了利用激光点云数据计算采石场开采量方法。 关键词：激光点云数据；计算采石场；开采量方法； 利用三维激光扫描技术可以获得高密度点云数据进行体积计算，解决了复杂矿山开采与储量的测量精度问题。近年来国内一些学者进行了相关研究，基于三维激光扫描技术的土方量算满足精度要求，给出了在土方量算应用中的相关定量指标。目前采用地面三维激光扫描技术针对采石场的开采量变化研究非常少，计算方法也不太相同。 一、点云数据获取 某采石场开采量的详细数据为了达到扫描的目的和精度要求，结合采石场的环境和地形本身复杂的结构特点，扫描仪获取数据的特点,决定采用全站仪模式对采石场进行扫描?为了保证前后两期坐标的一致性,两期数据都是利用RTK 测量控制点坐标?根据采石场的地形和范围,根据地形情况,将扫描路线设置为闭合导线,共有导线点12 个,每站架设仪器进行扫描,采用中等分辨率 (10 cm/100 m),每站操作时间大约为30 min ,大约测量7 h完成采石场的数据采集工作?一是噪声处理与范围的统一?将扫描的激光点云数据导入随机数据处理软件Cyclone ，对软件自动拼接的点云数据进行质量检查，证明点云数据完整可用。利用软件去噪功能，通过放大与旋转操作，对研究区域外点云粗略删除。计算采石场开采量利用RTK 测量的数据与三维激光扫描的点云数据进行对比，在进行数据处理时，要保证两者范围的一致性，主要以地形图数据为基准，利用CASS 软件确定范围边界线，将处理后的数据保存为txt 格式文件,再导入Cyclone软件,删除研究区域范围以外的点云数据?二是点云数据均一化处理?为了地形图数据精度上大致保持相同,对三维激光扫描的数据进行抽稀处理?在Cyclone软件中,对点云数据进行均一化处理?为了与传统方法保持精度基本一致,便于数据间的研究对比,确定点云间隔为5 m 进行点云均一化处理(见图2)?三是点云数据的精简?利用Cyclone 软件对点云数据去噪处理后,点云数据仍然存在一些噪声点?体外孤点等影响点云质量的因素,可以采用Geomagic 软件进行点云数据的精简?将Cyclone 软件处理得到的结果保存为xyz 格式文件,在Geomagic 软件进行数据精简的主要过程:“数据导入— 点云数据着色—去除体外孤点及非连接项—减少噪音—数据采样— 数据封装”,将处理后的数据保存为vtx 格式文件? 二?利用激光点云数据计算采石场开采量方法 1. 开采量的方法?为了获取采石场两期间进行精确计算的开采量,要对采石场的开采区域范围进行精确的确定,根据点云数据的范围来确定矿山采集区域的模型的区域范围,从而确保建立的矿山采集区域模型范围与实际矿山范围尽量一致来保证矿山开采量的准确性?一是Cyclone 软件求取开采量?Cyclone 软件是具有处理点云数据与建模的功能?依据Cyclone软件提供的计算体积的功能,不能将两期的数据直接进行叠加求差值,需要分别计算每期的体积,然后求差,差值即为采石场开采量?Cyclone 软件求取体积的主要技术:将Geomagic 精简处理后的vtx格式文件后缀修改为txt 格式,然后打开文件,选择所有点云数据,创建TIN 模型;执行命令,软件自动计算点云到参考面的挖方量和填方量,其中挖方量(Cut V olume)为1252641 m3即为计算开采量所需要的数据?因为两期数据计算挖方量的差值为开采量,要求取数据的挖方量,因为提供的数据文件格式是dat 格式,将dat 格式的文件转换为txt 格式,再导入Cyclone 软件,按照以上方法,计算挖方量为1006949 m3 ,将两期的挖方量求差值即为采石场开采量,?二是HD‐3LS‐SCENE 软件求取开采量?HD‐3LS‐SCENE软件支持点云渲染?点云选择?量测分析?堆体体积计算?此次研究主要是根据需求以及数据的密度,设置网格大小,求取每一期堆体体积,然后做差,差值即为采石场的开采量?HD‐3LS‐SCENE 软件主要技术思路:将Geomagic 精简处理后的格式文件后缀修改为txt 格式,再用Cyclone 软件打开,保存为xyz 格式文件?利用导入经Cyclone软件处理后的xyz 格式文件,保存为文件,再打开格式文件,转换为格式文件,通过软件加载格式文件,点击菜单中“点云分析”设置投影点云参数生成DEM ,求取体积,将格式的数据利用Excel 表格处理转换为txt 格式文件,再导入Cyclone 软件,然后保存为xyz 格式文件,按照上述求取体积的步骤求取地形图数据的体积,三是CASS 软件求取开采量?CASS 软件一套集地形?地籍?空间数据建库?工程应用?土石方量算等功能为一体的软件系统?CASS 提供了多种土方计算方法,对不同工程条件可灵活地采用合适的土方计算模型?CASS 软件主要技术思路是:将Geomagic 精简保存的5m点云数据vtx 格式文件后缀修改为格式,再利用Excel 表格将格式文件转换为dat 格式文件保存,利用CASS 软件打开格式文件,将数据转换为格式文件,根据利用CASS 软件将数据转换为格式文件?在CASS 软件选择DTM 法计算两期土方? 2.开采量计算结果分析?针对以上计算结果,从计算开采量的技术可行性?计算的精度?软件操作的难易程度等方面进行对比分析?针对三种软件的性能及计算开采量结果的精度,详细的对比分析阐述如下:1)Cyclone 软件?Cyclone 软件是具有较高知识产权的随机数据处理软件,普通用户获取难?该软件的界面与软件说明书都是英文的,如果没有专门的培训或相关人员的指导,软件使用上比较困难?操作步骤比较繁琐,软件功能比较强大,能够计算采石场开采量?Cyclone在计算开采量方面误差较小?对比三种软件可知:Cyclone 软件在求取开采量方面精度最高,满足工程测量需要?2)HD‐3LS‐SCENE 软件?HD‐3LS‐SCENE 软件在获取方面比较困难,正版软件花费较高,软件试用期都是短暂的?软件操作上比较复杂,计算时间需要40 min ,在三种软件中计算速度最慢?在精度方面相比于其他两个软件,在相同的条件下,精度最低,因此在对精度要求不是很高的情况下,能够使用HD‐3LS‐SCENE 软件计算开采量?3)CASS 软件?该软件运用比较普遍,能够识别多种格式的数据文件?该软件操作简单快捷,在短时间内求取土方量，而且在求取两期土方量的过程中，实现一步到位，减少了后期大量的手工计算。在计算精度方面，CASS 软件获取较高的精度，所以在精度要求不是很高的情况下，CASS软件能够快速求取体积，作为优先考虑的软件。 通过对采石场开采量计算结果表明：利用激光点云数据的采石场开采量计算技术可行、精度满足工程需要。Cyclone 软件使用难度大，
高功率光纤激光器发展概况
2009年第12 期 中文核心期刊 高功率光纤激光器发展概况 Survey of high-power fiber lasers ZHANG Jing-song (Electronic communications technology department, Shenzhen Institute of Information Technology,Shenzhen Guangdong 518029,China) Abstract :High-power fiber lasers have wide applications in the filed of optical communication,printing,marking,material processing,medicine etc.High-power fiber lasers may substitute conventional lasers large-ly,have new application of laser,broaden the scope of laser industry.The history and recent development of high-power fiber lasers home and aboard are surveyed.The prospect of high-power fiber lasers is discussed.Key words :high-power fiber laser,double-clad fiber,cladding pump 张劲松 （深圳信息职业技术学院电子通信技术系，广东深圳518029） 摘要：高功率光纤激光器以其优越的性能和超值的价格，在光通信、印刷、打标、材料加工、医疗等领域 有着广阔的应用，将会很大程度上替代传统激光器，并开辟一些新的激光应用领域，扩大激光产业的规模。概述国内外高功率光纤激光器的发展历史与现状。展望了高功率光纤激光器的发展前景。 关键词：大功率光纤激光器；双包层光纤；包层泵浦中图分类号：TN248 文献标识码：A 文章编号：1002-5561（2009）12-0008-03 0引言 从1960年第一台激光器（美国Maiman 等首先用红宝石晶体获得了激光输出）问世到现在近50年过去了，激光技术确如人们所期，渗入了各行各业：通信、生物技术、医学、印刷、制造、军事、娱乐业等。在某些领域，它已经成为不可替代的核心技术。但是激光产业规模还不够大，究其原因，不是人类不需要激光，而是传统激光器不好用：成本高、效率低、故障多。 光纤激光器的出现带来了扩大激光产业规模的希望。光纤激光器激光光束质量好，电-光转换效率高，输出功率大；所有的半导体器件及光纤组件都可以融接成一体，避免了元件的分立，可靠性得到极大提高。 1国外高功率光纤激光器发展概况 光纤激光器的最早有关研究可以追溯到20世纪 60年代初期，当时激光器刚刚出现不久，人们对激光 器的研究投入了极大热情，积极研制开发各种新型激光器。1961年，美国光学公司的E.Snitzer 等在光纤激 光器领域进行了开创性的工作，他们利用棒状掺钕（Nd 3+）玻璃波导获得了波长1.06μm 的激光。 20世纪70年代，光纤通信的研究开始起步，新兴 的光纤通信系统对新型光源的需求极大地刺激了激光器的研究工作。但由于人们的注意力集中到迅猛发展的半导体激光器技术上，以及光纤激光器自身的一些当时无法克服的困难，光纤激光器的研究逐渐沉寂下来。尽管如此，仍然取得了一些值得一提的成就。例如，1973年，J.Stone 等成功地研制出能够在室温下连续工作的掺钕光纤激光器，他们采用的半导体注入型激光器终端泵浦方式对以后实用型光纤激光器的研究具有重要的意义。 20世纪80年代，英国Southampton 大学的S.B.Poole 等用MCVD 法成功地制备了低损耗的掺钕和掺 铒光纤，因为掺铒光纤光纤激光器的激射波长恰好位于通信光纤的1.55μm 低损耗窗口，人们开始认识到光纤放大器和光纤激光器在提高传输速率和延长传输距离等方面无疑将给光纤通信带来一场革命。掺铒光纤放大器（EDFA ）得到了迅速的发展并成为一项成熟的应用技术。但是，光纤通信用的光纤激光器输出功率一般都是毫瓦级，一直以来只局限于光通讯等领域；同时由于巨大的行业差距，几乎无人把它与激光 收稿日期：2009-08-31。 作者简介：张劲松（1969-），男，博士，高工，现主要从事光纤激光器、放大器等方面的研究。 ⑧
激光雷达测距原理与其应用
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 引言 (1) 1雷达与激光雷达系统 (2) 2激光雷达测距方程研究 (3) 2.1测距方程公式 (3) 2.2发射器特性 (4) 2.3大气传输 (5) 2.4激光目标截面 (5) 2.5接收器特性 (6) 2.6噪声中信号探测 (6) 3伪随机m序列在激光测距雷达中的应用 (7) 3.1测距原理 (7) 3.2 m序列相关积累增益 (8) 3.3 m序列测距精度 (8) 4脉冲激光测距机测距误差的理论分析 (9) 4.1脉冲激光测距机原理 (9) 4.2 测距误差简要分析 (10) 5激光雷达在移动机器人等其它方面中的应用 (10) 6结束语 (11) 致谢 (12) 参考文献 (12)
激光雷达测距原理与其应用 摘要:本文简单介绍激光雷达系统组成，激光雷达系统与普通雷达系统性能的对比，着重阐述激光雷达测距方程的研究。针对激光远程测距中的微弱信号检测，介绍一种基于m序列的激光测距方法，给出了基于高速数字信号处理器的激光测距雷达数字信号处理系统的实现方案，并理论分析了脉冲激光测距机的测距误差。了解并学习激光雷达在移动机器人等其它方面中的应用。 关键词：激光雷达；发射器和接收器特性; 伪随机序列; 脉冲激光；测距误差 Applications and Principles of laser radar ranging Student majoring in Optical Information Science and Technology Ren xiaonan Tutor Shang lianju Abstract:This paper briefly describes the composition of laser radar systems, laser radar system and radar system performance comparison of normal, focusing on the laser radar range equation. Laser Ranging for remote signal detection, presents a introduction of a sequence based on laser ranging method m, gives the high-speed digital signal processor-based laser ranging radar digital signal processing system implementations, and theoretical analysis of the pulse Laser rangefinder range error.We understand and learn application of Laser radar in the mobile robot and other aspects. Key words：Laser radar; Transmitter and receiver characteristics；Pseudo-random sequence；Pulsed laser；Ranging error. 引言：激光雷达是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物，激光具有亮度 高、单色性好、射束窄等优点,成为光雷达的理想光源,因而它是目前激光应用主要的研究领域之一。激光雷达是一项正在迅速发展的高新技术，激光雷达技术从最简单的激光测距技术开始，逐步发展了激光跟踪、激光测速、激光扫描成像、激光多普勒成像等技术，使激光雷达成为一类具有多种功能的系统。利用激光作为遥感设备可追溯到30多年以前，从20世纪60年代到70年代，人们进行了多项试验，结果都显示了利用激光进行遥感的巨大潜力，其中包括激光测月和卫星激光测距。激光雷达测量技术是一门新兴技术，在地球科学和行星科学领域有着广泛的应用.LiDAR(LightLaser Detection and Ranging)是激光探测及测距系统的简称，通常指机载对地激光测距技术，对地激光测距的主要目标是获取地质、地形、地貌以及土地利用状况等地表信息。相对于其他遥感技术，LIDAR的相关研究是一个非常新的领域，不论是在提高LIDAR数据精度及质量方面还是在丰富LIDAR数据应用技术方面的研究都相当活跃。随着LIDAR传感器的不断进步，地表采点密度的逐步提高，单束激光可收回波数目的增多，LIDAR数据将提供更为丰富的地表和地物信息。激光测距可分为星载(卫星搭载)、机载(飞机搭载)、车载(汽车搭载)以及定位(定点测量)四大类，目前激光测距仪已投入使用,激光雷达正处在试验阶段,某些激光雷达已付诸实用.本文对激光雷达的测距原理、发射器和接收器特性、束宽、大气传输以及目标截面、外差效率进行分析, 提出基于伪随机序列的激光测距技术 ,可将激光
无人机激光雷达扫描系统
Li-Air无人机激光雷达扫描系统 Li-Air无人机激光雷达扫描系统可以实时、动态、大量采集空间点云信息。根据用户不同应用需求可以选择多旋翼无人机、无人直升机和固定翼无人机平台，可快速获取高密度、高精度的激光雷达点云数据。 硬件设备 Li-Air无人机激光雷达系统可搭载多种类型扫描仪，包括Riegl, Optech, MDL, Velodyne等，同时集成GPS、IMU和自主研发的控制平台。 图1扫描仪、GPS、IMU、控制平台 无人机激光雷达扫描系统设备参数见表格1： 表格 1 Li-Air无人机激光雷达扫描系统 图2 八旋翼无人机激光雷达系统图3 固定翼无人机激光雷达系统 设备检校
公司提供完善的设备检较系统，在设备使用过程中，定期对系统的各个组件进行重新标定，以保证所采集数据的精度。 图1扫描仪检校前（左）扫描仪检校后（中）检校前后叠加图（右） 图4（左）为检校前扫描线：不连续且有异常抖动；图4（中）为检校后扫描线：数据连续且平滑变化；图4（右）为检校前后叠加图，红线标记的部分检校效果对比明显。 图5从左至右依次为校正前（侧视图）、校正后（侧视图）、叠加效果图图5（左）为检校前扫描线：不在同一平面；图4（中）为检校后扫描线：在同一平面；图4（右）为检校前后叠加图。 成熟的飞控团队 公司拥有成熟的软硬件团队以及经验丰富的飞控手，保证数据质量以及设备的安全性，大大节约了外业成本和时间。
图6无人机激光雷达系统以及影像系统 完善的数据预处理软件 公司自主研发的无人机系统配备有成套的激光雷达数据预处理软件Li-Air，该软件可对无人机实时传回的激光雷达数据进行航迹解算、数据生成、可视化等。 图7 Li-Air数据预处理功能 成功案例 2014年7月，本公司利用Li-Air无人机激光雷达扫描系统进行中关村软件园园区扫描项目，采集园区高清点云以及影像数据。飞行高度200m，点云密度约50点/平方米，影像地面分辨率为5cm。通过POS数据解算，完成对点云和影像数据的整合，得到地形信息和DOM等。
分布反馈光纤激光器传感阵列关键技术研究
目录 摘要 (i) Abstract ............................................................................................................... i i 第一章绪论 (1) 1.1 分布反馈光纤激光器的研究背景 (1) 1.2 分布反馈光纤激光器及阵列的研究现状 (3) 1.2.1 分布反馈光纤激光器研究概况 (3) 1.2.2 分布反馈光纤激光器阵列研究概况 (6) 1.2.3 光纤光栅高温特性研究概况 (11) 1.3 论文的主要工作 (12) 第二章分布反馈光纤激光器基本特性研究 (15) 2.1 光纤光栅基础理论 (15) 2.1.1 耦合模理论 (15) 2.1.2 光纤布拉格光栅 (16) 2.1.3 长周期光纤光栅 (19) 2.2 分布反馈光纤激光器工作原理 (21) 2.2.1 相移光栅光谱特性 (22) 2.2.2 分布反馈光纤激光器单模运行方案 (24) 2.3 分布反馈光纤激光器制作技术 (25) 2.3.1 常规光纤光栅制作 (26) 2.3.2 分布反馈光纤激光器制作 (27) 2.4 分布反馈光纤激光器性能测试 (28) 2.5 本章小结 (32) 第三章分布反馈光纤激光器阵列相干坍塌特性研究 (33) 3.1 分布反馈光纤激光器的相干坍塌特性 (33) 3.1.1 对称结构分布反馈光纤激光器 (33) 3.1.2 非对称结构分布反馈光纤激光器 (34) 3.1.3 相干坍塌对光纤激光器阵列复用容量的影响 (35) 3.2 光纤激光器阵列腔外反馈元分析 (37) 3.2.1 二基元光纤激光器阵列的腔外反馈机制分析 (37) 3.2.2 相邻光纤激光器对腔外反馈光的影响 (38)
光纤激光器的原理及应用
光纤激光器的原理及应用 张洪英 哈尔滨工程大学理学院 摘要：由于在光通信、光数据存储、传感技术、医学等领域的广泛应用，近几年来光纤激光器发展十分迅速，且拥有体积小、重量轻、检测分辨率高、灵敏度高、测温范围宽、保密性好、抗电磁干扰能力强、抗腐蚀性强等明显优势。本文简要介绍了光纤激光器的基本结构、工作原理及特性，并对目前几种光纤激光器发展现状及特点做了分析，总结了光纤激光器的发展趋势。 关键词：光纤激光器原理种类特点发展趋势 1引言 对掺杂光纤作增益介质的光纤激光器的研究20世纪60年代，斯尼泽(Snitzer)于1963年报道了在玻璃基质中掺激活钕离子(Nd3+)所制成的光纤激光器。20世纪70年代以来，人们在光纤制备技术以及光纤激光器的泵浦与谐振腔结构的探索方面取得了较大进展。而在20世纪80年代中期英国南安普顿大学掺饵(EI3+)光纤的突破，使光纤激光器更具实用性，显示出十分诱人的应用前景[1]。 与传统的固体、气体激光器相比，光纤激光器具有许多独特的优越性，例如光束质量好，体积小，重量轻，免维护，风冷却，易于操作，运行成本低，可在工业化环境下长期使用；而且加工精度高，速度快，寿命长，省能源，尤其可以智能化，自动化，柔性好[2-3]。因此，它已经在许多领域取代了传统的Y AG、CO2激光器等。 光纤激光器的输出波长范围在400~3400nm之间,可应用于：光学数据存储、光学通信、传感技术、光谱和医学应用等多种领域。目前发展较为迅速的掺光纤激光器、光纤光栅激光器、窄线宽可调谐光纤激光器以及高功率的双包层光纤激光器。 2光纤激光器的基本结构与工作原理 2.1光纤激光器的基本结构 光纤激光器主要由三部分组成：由能产生光子的增益介质、使光子得到反馈并在增益介质中进行谐振放大的光学谐振腔和可使激光介质处于受激状态的泵浦源装置。光纤激光器的基本结构如图2.1所示。
激光雷达测距测速原理说课讲解
激光雷达测距测速原 理
精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 激光雷达测距测速原理 1. 激光雷达通用方程 激光雷达方程用来表示一定条件下，激光雷达回波信号的功率，其形式如下： r P 为回波信号功率，t P 为激光雷达发射功率，K 是发射光束的分布函数，12a a T T 分别是激光雷达发射系统到目标和目标到接收系统的大气透过率，t r ηη分别是发射系统和接收系统的透过率，t θ为发射激光的发散角，12R R 分别是发射系统到目标和目标到接收系统的距离，Γ为目标的雷达截面，r D 为接收孔径。 方程作用：激光雷达方程可以在研发激光雷达初期确定激光雷达的性能。其次，激光雷达方程提供了回波信号与被探测物的光学性质之间的函数关系，因此可以通过激光雷达探测的回波信号，通过求解激光雷达方程获得有关大气性质的信息。 2. 激光雷达测距基本原理 2.1 脉冲法 脉冲激光雷达测距的基本原理是，在测距点向被测目标发射一束短而强的激光脉冲，激光脉冲到达目标后会反射回一部分被光功能接收器接收。假设目标距离为L ，激光脉冲往返的时间间隔是t ，光速为c ，那么测距公式为L=tc/2。 时间间隔t 的确定是测距的关键，实际的脉冲激光雷达利用时钟晶体振荡器和脉冲计数器来确定时间t ，时钟晶体振荡器用于产生固定频率的电脉冲震荡 ?T=1/f ，脉冲计数器的作用就是对晶体振荡器产生的电脉冲计数N 。如图所示，信息脉冲为发射脉冲，整形脉冲为回波脉冲，从发射脉冲开始，晶振产生脉冲与计数器开始计数时间上是同步触发的。因此时间间隔t=N ?T 。由此可得出L=NC/2f 。 图1脉冲激光测距原理图 2.2 相位法
地面雷达数据处理系统设计
地面雷达数据处理系统设计 摘要：针对目前地面雷达数据处理中存在的目标多，机动性强，地面杂波强，虚警率高等问题，采用并设计了解速度模糊、点迹凝聚、航迹处理等算法，结合软件编程技术，对信号处理后的数据进行综合处理，经过雷达外场鉴定试验测试，数据处理使雷达的发现概率、虚警率、方位距离精度、速度分辨力等指标各提高了约十个百分点。 0 引言 数据处理作为雷达系统的一个重要组成部分，可以看成是雷达信号处理的后处理过程，可以对信号处理后的数据进行筛选，并且从零星探测的小目标进行综合分析，消除由杂波、虚假目标、干扰目标、诱饵目标等造成的虚假检测，提高对目标的发现概率，降低虚警率，对目标建立航迹，并预测目标运动方向、位置的后果，其精度和可靠性都高于雷达的一次观测，改善雷达信号处理结果，使雷达的使用价值和性能得以提高。 早期的雷达数据处理方法有最小二乘法、现代滤波理论、Kalman滤波、机动目标跟踪方法等。目前对雷达数据处理的研究，特别是航迹处理部分，大多都是对付空中目标和海上目标的，这样的目标机动性不强，背景简单，容易预测航迹。而地面目标具有强机动性、情况复杂、目标种类繁多、同一范围内目标遮挡等环境干扰因素较多，这些对目标的检测、归并、凝聚、建航都提出了高的要求。需要对以前在航空和航海领域应用较多的航迹处理方法进行发展和完善，发展出适合强机动目标的改良算法。 随着信息技术的发展，雷达数据处理的研究有以下几个发展方向：弱小目标的自动跟踪，可利用帧间滤波、检测前跟踪和先进算法来提升自动跟踪性能；高速计算与并行处理；多传感器信息融合与控制一体化；搜索、跟踪、引导、识别与指挥一体化。 1 数据处理的系统设计 雷达数据处理采用计算机作为载体，通过编写数据处理软件来实现，计算机能够非常灵活地完成各种类型的数据处理工作；数据处理的软件化也能使整个雷达系统的兼容性和可扩展性更强，功能更完善，界面更友好。 数据处理软件完成的功能主要包括：采集数据(信号处理的目标数据、定北数据、定位数据)，对信号处理后的目标数据进行格式转换、点迹凝聚等优选目标数据后形成更加准确、精确的目标点迹数据；对点迹数据进行航迹处理后形成目标的航迹；把处理后的目标点迹、航迹数据进行输出。数据处理功能。 在研究和参考已有雷达数据处理算法的基础上，对模拟目标数据、同类型其他雷达试验中录取的实际目标数据进行了仿真处理，根据处理结果，对已有算法进行修改完善，以适用本雷达技术特点和指标的要求。 2 点迹形成的算法设计 由于雷达波束在连续扫描时，波束波瓣有一定宽度，至少有好几个脉冲连续扫到目标，每个脉冲都对应一个方位值，同一目标被捕捉到多次，多次捕获目标时的方位值都不同，这就造成了方位角的分裂程度较大。因此需要把一次扫描中同一目标的多个点迹凝聚成一个点迹。先在距离上进行凝聚，得到水平波瓣内不同方位上的距离值；再在方位上凝聚，可获得惟一方位估计值；然后把距离值进行线性内插获得惟一的距离估计值。 (1)同一目标在距离上的凝聚处理，需将在距离上连续或间隔一个量化单元的点迹按照式(1)求取质心，将质心作为目标点迹的距离估计值： 式中：n为目标的点迹个数；Ri，Vi分别为第i个目标点迹的距离和回波幅度值。 (2)同一目标在方位上的凝聚处理，需将在方位上相邻的点迹按照式(2)求取质心，将质心作
波形采样激光雷达点云数据的均匀化处理研究
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 目录 摘要....................................................................................................................... I ABSTRACT............................................................................................................. I I 第1章绪论.. (1) 1.1 课题背景及研究的目的和意义 (1) 1.2 机载激光雷达国内外研究进展 (2) 1.2.1 机载激光雷达国外研究进展 (2) 1.2.2 机载激光雷达国内研究进展 (5) 1.2.3 机载激光雷达国内外发展现状分析 (5) 1.3 点云数据均匀化处理国内外研究进展 (6) 1.3.1 点云数据均匀化处理国外研究进展 (6) 1.3.2 点云数据均匀化处理国内研究进展 (7) 1.3.3 点云数据均匀化处理国内外研究现状分析 (8) 1.4 本文主要研究内容 (9) 第2章点云数据处理基本理论 (11) 2.1 条纹管激光雷达的工作原理 (11) 2.1.1 条纹管激光雷达的成像机制 (11) 2.1.2 条纹管激光雷达的工作体制 (12) 2.2 点云数据均匀化处理基本理论 (13) 2.2.1 条纹管激光雷达点云数据特征分析 (13) 2.2.2 常用空间插值算法 (15) 2.2.3 点云数据均匀化处理效果评价 (17) 2.3 点云数据处理流程 (17) 2.3.1 点云数据的提取 (17) 2.3.2 点云数据均匀化处理 (19) 2.4 本章小结 (21) 第3章点云数据均匀化处理结果的研究分析 (22) 3.1 原始点云特征分析 (22) 3.2 算法参数的设置 (22) 3.2.1 插值点密度 (23) 3.2.2 搜索半径 (23)
光纤激光器 特点 分类
光纤激光器特点分类 光纤激光器分类特点 光纤激光器是指以光纤为基质掺入某些激活离子作做成工作物质,或者是利用光纤本身的非线性效应制作成的一类激光器.Nd2o3的光纤激光器是于1963年首先研制成功。 光纤激光器是一种新颖的有源光纤器件。它的主要特点是： （1）光纤的芯径很细（10-15um），光纤内易形成的泵浦光功率密度，且单摸状态下激光与泵浦光可充分耦合，因此光纤激光器的能量转换效率高，激光阀值低； （2）工作物质可以做的很长，因此可获得很高的总增益； （3）腔镜可直接镀在光纤端面，或采用定向耦合起方式构成谐振腔，且由于光纤具有良好的柔绕性，而可以设计成相当紧凑的激光器构型； （4）光纤基质具有很宽的荧光光谱，并且还具有相当多的可调参数和选择性，因此，光纤激光器可以获得相当宽的调谐范围和好积的单色性。 光纤激光器的类型 按照光纤材料的种类，光纤激光器可分成一下几种类型： 一：晶体光纤激光器工作物质是激光晶体光纤，主要有红宝石单晶光纤激光器和nd3+：YAG单晶光纤激光器等；二：非线性光学型光纤激光器主要有受激喇曼散射光纤激光器和受激布里渊散射光纤激光器； 三：稀土类掺杂光纤激光器光纤的基质材料是玻璃，向光纤中掺杂稀土类元素离子使之激活，而制成光纤激光器；四：塑料光纤激光器向塑料光纤芯部或包层内掺入激光染料而制成光纤激光器。 光纤激光器的迅速发展是基于近年来的光纤技术{拉晶体光纤技术、稀土掺杂光纤技术、单摸低损耗光纤和光纤耦合技术等}和大功率半导体激光技术的突破性进展。特别是采用半导体激光二极管（ld）作为泵浦源，以其小体积和高效率为光纤激光器的实用化奠定了基础。 目前，光纤激光器已进入实用化阶段，已见有连续输出功率几千瓦，峰值功率几万千瓦。 半导体激光器 半导体激光器又称激光二极管(LD)。进入八十年代，人们吸收了半导体物理发展的最新成果，采用了量子阱(QW)和应变量子阱(SL-QW)等新颖性结构，引进了折射率调制Bragg发射器以及增强调制Bragg发射器最新技术，同时还发展了MBE、MOCVD及CBE等晶体生长技术新工艺，使得新的外延生长工艺能够精确地控制晶体生长，达到原子层厚度的精度，生长出
2019年中国光纤激光器行业市场现状及发展前景研究报告
2019年中国光纤激光器行业市场现状及发展前景研究报告随着光纤激光器突破了传统激光器在功率、效率和性能方面的瓶颈，逐步替代气和普通固体激光器，光纤激光技术的发展和下游行业需求的增加，光纤激光器市场规模保持快速增长。随着光纤激光器技术逐渐成熟以及下游行业市场需求不断增加，数据显示，2018年中国光纤激光器出货量已突破10万台。 工业自动化生产的推进和激光器功率的提升，光纤激光器在工业领域的应用快速渗透，高功率连续光纤激光器稳定性快速提升，应用领域迅速扩大，光纤激光器在工业领域的应用将进一步扩大，整体市场空间将稳定增长，预计2019年中国光纤激光器出货量将进一步增长，有望突破14万台。 基于此，中商产业研究院长期关注中国光纤激光器市场，针对当前光纤激光器情况以及光纤激光器的发展前景，特别推出了《2019中国光纤激光器行业市场前景研究报告》，通过案例分析，为从事光纤激光器产业的从业人员提供了参考方案。 《2019中国光纤激光器行业市场前景研究报告》主要围绕中国光纤激光器行业概况；光纤激光器发展背景；光纤激光器现状；行业相关企业以及光纤激光器行业未来发展前景等五个章节展开，通过对当前中国光纤激光器的分类别划分诊断，总结光纤激光器发展现状，从而预提出当前行业的发展前景。
PART 1光纤激光器的概况 据中商产业研究院分析，光纤激光器是指利用掺稀土元素的玻璃光纤作为增益介质的激光器。光纤激光器一般用光纤光栅作为谐振腔，泵浦源作为泵浦源，泵浦光从合束器耦合进入增益光纤，在包层内多次反射穿过掺杂纤芯，选择合适的光纤长度和掺杂离子浓度可以实现对泵浦光的充分吸收，形成粒子数反转并输出激光。
激光雷达回波信号仿真模拟
激光雷达回波信号仿真模拟研究 摘要 关键字 第一章绪论 第一节引言 激光雷达（Lidar：Li ght D etection A nd R anging），是一种用激光器作为辐射源的雷达，是激光技术与雷达技术完美结合的产物。激光雷达的最基本的工作原理与我们常见的普通雷达基本一致，即由发射系统发射一个信号，信号到达作用目标后会产生一个回波信号，我们将回波信号经过收集处理后，就可以获得所需要的信息。与普通雷达不同的是，激光雷达的发射信号是激光而普通雷达发射的信号是无线电波，两者在波长上相比，激光信号要短的多。由于激光的高频单色光的特性，激光雷达具有了许多普通雷达无法比拟的特点，比如分辨率高，测量、追踪精度高，抗电子干扰能力强，能够获得目标的多种图像，等等。因此，利用激光雷达对大气进行监测，收集、分析数据，建立一个大气环境预测理论模型，这将会成为研究气候变化和寻求解决对策的一项重要武器。 第二节本文的选题意义 由于投入巨大，在研制激光雷达实物之前，我们需要进行模拟与仿真研究，预测即将研制的激光雷达的各性能指标，评价总体方案的可行性。激光雷达回拨信号仿真模拟就是利用现代仿真技术，逼真的复现雷达回波信号的动态过程，它是现代计算机技术、数字模拟技术和激光雷达技术相结合的产物。仿真模拟的对象是激光雷达的探测没标以及它所处的环境，模拟的手段是利用计算机和相关设备以及相关程序，模拟的方式是复现包含着激光雷达目标和目标环境信息的雷达信号。通过激光雷达回波信号的仿真模拟，进而产生回波信号，我们可以在实际雷达系统前端不具备条件的情况下，对激光雷达系统的后级设备进行调试。 第三节本文的研究思路和结构安排 本文主要研究面向气象服务应用的大气激光雷达。笔者在熟悉激光雷达的基本工作原理的前提下，学习和熟悉各种参数对大气回波能量的影响，进而学习和掌握matlab编程语言，并且根据给定的激光雷达系统参数、大气参数和光学参数，以激光雷达方程为基础，通过仿真模拟得到理想状态下的大气回波信号。但是，在实际测量工作中，由于大气中的各种干扰，我们获得的回波信号并不和理想状态下的大气回波信号一致，因此，在本文的后期工作中，笔者根据已有的大量激光雷达实测信号与模拟信号对比，既能验证仿真模拟结果的准确性，又能应用于激光雷达的性能指标等方面的分析上，具有比较高的实际应用价值。 第二章激光雷达的原理 第一节激光雷达系统 一个标准的激光雷达系统应该包含以下部件：激光器、发射系统、接收系统、光学系统、信号处理系统以及显示系统。它的工作原理图我们可以用下图表示：
分布反馈式半导体激光器
分布反馈式半导体激光器 半导体激光器及其应用调研报告课程题目分布反馈式半导体激光器在实际工程系统中的应用学院光电技术学院班级电科一班姓名李俊锋学号2010031029 任课教师张翔2013年 5 月15 日分布反馈式半导体激光器在实际工程系统中的应用李俊锋2010031029 摘要：DFB (Distributed Feed Back) DFB型光发射机，分布反馈半导体激光器因其波长的扩展、高功率激光阵列的出现以及可兼容的激光导光和激光能量参数微机控制的出现而迅速发展、半导体激光器体积小、重量轻、成本低、波长可选择，其应用范围遍及的领域越来越宽广，其的出现带来了巨大的变化，使科技更发达，
人们生活更加丰富多彩，应用范围遍及医学、科技、航天交通，通信等各个领域。自从1962 年世界上第一台半导体激光器(Diode Laser)发明问世以来, 于其体积小、重量轻、易于调制、效率高以及价格低廉等优点, 被认为是二十世纪人类最伟大的发明之一. 四十几年来半导体激光器逐步应用在激光唱机、光存储器、激光打印机、条形码解读器、光纤电信以及激光光谱学中, 不断扩大应用范围, 进入了一些其它类型激光器难以进入的新的应用领域。关键字:DFB、工作波长、边模抑制比、阈值电流、输出光功率一、分布反馈式半导体激光器简介1、分布反馈式半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件.其工作原理是,通过一定的激励方式,在半导体物质的能带之间,或者半导体物质的能带与杂质能级之间,实现非平衡载流子的粒子数反转,当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发
射作用.半导体激光器的激励方式主要有三种,即电注入式,光泵式和高能电子束激励式.电注入式半导体激光器,一般是GaAS,InAS,Insb等材料制成的半导体面结型二极管,沿正向偏压注入电流进行激励,在结平面区域产生受激发射.光泵式半导体激光器,一般用N型或P型半导体单晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物质,以其他激光器发出的激光作光泵激励.高能电子束激励式半导体激光器,一般也是用N型或者P型半导体单晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质,通过外部注入高能电子束进行激励.在半导体激光器件中,目前性能较好,应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。DFB( Distributed Feedback Laser)，即分布式反馈激光器，其不同之处是内置了布拉格光栅，属于侧面发射的半导体激光器。目前，DFB激光器主要以半导体材料为介质，包括锑化镓、砷化镓、磷化铟、硫化锌等。DFB激光器最大特点是具有非常好的单色性，它
三维激光扫描数据处理操作说明
三维激光扫描数据处理操作说明 中国地质大学三峡中心 钟成 2015年12月
1. 配置要求 扫描要求：密度高，扫描全面，站间重叠度高。 系统配置：XP系统，32位，有D盘盘符。 软件安装： ILIRS-3D软件包（绿色） polyworks_10_0_3_32bit.exe, chanzhuang.exe和配套库， Geomagic Studio10, TexCapture1.1。 Matlab 10.0 2. 数据预处理 2.1. 数据转换 2.1.1. 数据导入 打开ILIRS-3D软件包中Parser 5.0.1.4中Parser.exe，界面如图2.1.1： 图2.1.1 点击Add找到笔记本中存储扫描数据的文件夹：
出现以下界面： 图2.1.3 工具栏中放大缩小按钮可用于观察扫描范围。 2.1.2. 基本设置 然后点击setting对解压过程进行设置，出现如2.1.4界面。
图2.1.4 其中，Outputfile界面，主要设置输出路径和格式。默认路径在保存点云文件夹下，不用改。默认选择PIF格式，24-bit texture，也就是有颜色信息的点云，如果是8-bit scaled 则是点云强度信息。PIF格式是polyworks支持的格式。如果选择XYZ格式，则以ASCII码形式输出，也可以定义是否需要输出颜色信息。该格式可直接被Geomagic打开。 图2.1.5 2.1. 3. 颜色设置 然后，在最左边列表里选择Color Channel，出现如下界面：
选中， 默认的在会出现相应的照片信息，如果没有，则检查存储扫描数据的文件夹里是否有照片文件。 在里，默认是没有文件内容的，点击，到“ILIRS-3D”软件包，找到文件“10384 CameraCalParam.txt”即可。 2.1.4. 平移参数设置 然后在最左边列表里选择Pan tilt Transform，出现如下界面：