【摘 要】
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超宽带窄线宽线性调频连续光的产生与处理是高分辨力激光雷达系统中的核心技术。本论文针对能够用于长相干探测距离、高分辨力应用场景下的线性调频光信号的产生与处理进行了研究。基于单边带频率调制、循环移频、相干检测等微波光子学方法,创新性的使用循环扫频机制成功产生了频率调谐范围达到200GHz且瞬时线宽小于50k Hz的严格线性调频连续光信号并对其进行了测量分析。本论文对整个方案的所有模块技术,包括光信号线
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（61471256）应用于SAL中的超宽带线性啁啾光波发射源的研究； 国家自然科学基金面上项目（61275084）可高效利用光谱资源的高精度高速光谱解调技术研究；
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超宽带窄线宽线性调频连续光的产生与处理是高分辨力激光雷达系统中的核心技术。本论文针对能够用于长相干探测距离、高分辨力应用场景下的线性调频光信号的产生与处理进行了研究。基于单边带频率调制、循环移频、相干检测等微波光子学方法,创新性的使用循环扫频机制成功产生了频率调谐范围达到200GHz且瞬时线宽小于50k Hz的严格线性调频连续光信号并对其进行了测量分析。本论文对整个方案的所有模块技术,包括光信号线性频率调制技术、调频光强度时域均衡技术、循环移频环路多波长光信号产生技术、外差检测及窗口自适应短时傅里叶变换技术都进行详尽的介绍与分析。关于光信号线性频率调制技术我们给出了单边带调制产生调频光信号完整的理论模型及实验结果,在应用时域均衡技术后,实现了调频光强度波动起伏控制在0.3d B内且单次调谐范围达18GHz的外调制扫频实验结果。对循环移频环路多波长光信号进行了线宽测量并对该技术的相位噪声积累现象进行了数学模型推导,在考虑自发辐射的影响因素后,成功解释了循环移频环路对多波长光信号线宽线性展宽的现象。从理论上证明了循环扫频机制下产生的多段拼接宽带调频光信号在雷达应用中不会影响测距分辨力。使用窗口自适应短时傅里叶变换算法对产生的调频光信号和用于调制的电信号进行了瞬时频率分析,总结出本方案调频速率应小于10GHz/μs经验结论。最后使用调频范围18GHz的线性调频光信号在光纤内进行了模拟雷达测距实验,其距离分辨力和准确度与理论计算值相吻合。
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