[科普中國]-激光發(fā)射系統(tǒng)

激光發(fā)射系統(tǒng)在激光雷達等儀器設(shè)備中，用以形成具有某種特定信息特征的激光束并滿足輻射場形式要求的激光系統(tǒng)。

簡介激光發(fā)射系統(tǒng)在激光雷達等儀器設(shè)備中，用以形成具有某種特定信息特征的激光束并滿足輻射場形式要求的激光系統(tǒng)1。

原理及組成它主要由激光器、導(dǎo)入與合束系統(tǒng)、對準監(jiān)測系統(tǒng)、擴束系統(tǒng)、庫德光路系統(tǒng)和快速反射鏡組成。導(dǎo)入與合束系統(tǒng)將多路激光導(dǎo)入并通過合束鏡合成一路激光輸出給對準監(jiān)測系統(tǒng)。對準監(jiān)測系統(tǒng)對激光光路進行監(jiān)測,如果光路出現(xiàn)偏差則通過二維微調(diào)鏡進行調(diào)整，直到偏差為零。擴束系統(tǒng)通過擴束主鏡和擴束次鏡兩個非球面鏡將激光光束直徑放大，可降低庫德系統(tǒng)中反射鏡的損傷。庫德光路是一種能夠?qū)⒐馐D(zhuǎn)折到隨軸系轉(zhuǎn)動的導(dǎo)光光路，激光束通過庫德光路能免受轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的影響，從而按照預(yù)定方向出射。

分類常用激光器有固體激光器(如釔鋁石榴石激光器)、氣體激光器(如CO)激光器和半導(dǎo)體激光器等。

功能調(diào)制調(diào)協(xié)的功能是加載信息，形成具有一定頻率、脈寬和編碼(亦可不編碼)功能的特征量，從而控制激光器形成所需發(fā)射信號。發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的功能是光束整形并形成所需的發(fā)射視場。激光發(fā)射系統(tǒng)是激光雷達、激光半主動制導(dǎo)、駕波束制導(dǎo)、激光高度表和激光引信等系統(tǒng)的重要組成部分2。

應(yīng)用激光發(fā)射系統(tǒng)在激光測量中占有非常重要的地位，例如：
（1）在船舶和海洋領(lǐng)域：各國先后研制了一種脈沖半導(dǎo)體激光角度距離測量系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于離岸海洋石油勘探。20世紀90年代初，Optics公司研制一種激光海浪測量裝置，提供給美國國家數(shù)據(jù)中心，將該裝置置于遠海，在無人看管的情況下，實現(xiàn)對海浪高度和周期的連續(xù)測量，這些數(shù)據(jù)對天氣預(yù)報機構(gòu)非常有用，海浪數(shù)據(jù)還可用于離岸石油平臺定位、結(jié)構(gòu)設(shè)計。
（2）交通管制方面：在這個方面，主要應(yīng)用在汽車速度、高度測量以及廉價手持式車輛測速上。該系統(tǒng)能探測到運動或靜止目標，并適于智能化高速公路的車輛速度和高度的測量。激光束由上向下照向地面并測距，如發(fā)現(xiàn)距離讀數(shù)減少表明有車輛。車速測量是通過兩束激光返回的時間間隔計算測得的。
（3）在工業(yè)領(lǐng)域：這方面主要應(yīng)用在煉鋼爐內(nèi)表面輪廓測量及船舶制造過程的精確控制上。在煉鋼爐中，激光測距裝置可用來監(jiān)視阻熱轉(zhuǎn)磨損過程，選佳時間更換隔熱磚。在控制船舶制造過程中，這種裝置主要用于造船廠對船體某個裝配階段水平度的連續(xù)精確測量，可以減少不必要的安裝和返工，減少生產(chǎn)周期和成本。
（4）在軍事領(lǐng)域：這方面的應(yīng)用主要是直升飛機防撞告警裝置。直升飛機失事主要是因螺旋漿在盤旋或著陸時撞擊物體。美國SEO公司研究出一種障礙物接近傳感器，該傳感器可以在106.7m距離內(nèi)為飛行員提供聲音和視覺告警,同時為LD脈沖測距儀激光發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計接近直升飛機危險區(qū)的人們提供聲音告警。

因此激光測距技術(shù)的研究具有非常重要的意義3。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

任毅如 - 副教授 - 湖南大學(xué)