基于微波光子学信号处理的超快飞秒测距激光雷达

空间科学的一个基本问题是长度基准的确定。飞秒测距激光雷达可以高精度测量平台之间的定位。采用微波光子学方法对超快飞秒测距激光雷达产生的信号进行处理，实现超快测距。基于实时色散傅立叶变换的飞秒测距激光雷达中，目标距离被嵌入到Mach-Zehnder干涉臂中。参考脉冲和探测脉冲经过色散后，在时域重叠并在单像素探测器上发生干涉。干涉条纹（微波脉冲）的频率与目标距离成线性关系。现有飞秒激光雷达方案中，采用实时采样示波器对光电探测器输出的电信号进行采样和存储，后继处理后导致超快飞秒测距雷达失去了实时性。而且，接收机的实时采样和模数转换的速率严重限制了系统测量动态范围。最后，大量数据的实时处理和储存也是一个挑战。基于边缘鉴频技术的微波光子学实时信号处理方法，在光学上直接进行微波脉冲频率的测量，避免了对雷达信号进行高速采样、存储和后继数字信号处理，实现了这种体制的应用。

基于实时色散傅立叶变换的飞秒测距激光雷达中，目标距离被嵌入到Mach-Zehnder干涉臂中。现有飞秒激光雷达方案中，采用实时采样示波器对光电探测器输出的电信号进行采样和存储，然后进行后继处理，导致超快飞秒测距雷达失去了实时性。而且，接收机的实时采样和模数转换的速率严重限制了系统测量动态范围。最后，大量数据的实时处理和储存也是一个挑战。基于边缘鉴频技术的微波光子学实时信号处理方法，在光学上直接进行微波脉冲频率的测量，避免了对雷达信号进行高速采样、存储和后继数字信号处理，为飞秒测距激光雷达的模块集成化、实用化和提高有效载荷奠定基础。采用微波光子学方法对超快飞秒测距激光雷达产生的信号进行处理，实现超快测距。最后，将飞秒测距技术成功应用在中高层测风激光雷达中，提高系统稳定性和精确性。