激光光斑特性測(cè)量方法研究*

萬(wàn) 凡，湯儒峰，翟東升，蘇向澤，趙闖闖，李語(yǔ)強(qiáng)

(1.中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)，云南 昆明 650216；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

在衛(wèi)星激光測(cè)距系統(tǒng)中，出射激光光斑特性的好壞是測(cè)距成功與否的一個(gè)重要因素。但激光光束在經(jīng)過(guò)激光發(fā)射系統(tǒng)以及大氣傳輸以后，其光斑特性發(fā)生了何種變化無(wú)法得知。因此，需要在地面先進(jìn)行光斑測(cè)量實(shí)驗(yàn)，獲取出射激光光斑的特征參數(shù)。利用實(shí)驗(yàn)獲取的光斑數(shù)據(jù)分析判斷整個(gè)激光發(fā)射系統(tǒng)是否處于最佳工作狀態(tài)，為理論分析計(jì)算探測(cè)器能接收到的回波光子數(shù)提供實(shí)測(cè)技術(shù)支持。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)激光光斑的測(cè)量方法主要有燒蝕法、感光法、掃描法、CCD成像法、陣列探測(cè)器法等[1]。其中燒蝕法、感光法是定性測(cè)量，不能定量地測(cè)量激光光斑的能量大小；掃描法一般適用于光斑尺寸在微米量級(jí)甚至更小的場(chǎng)合，不能滿足較大口徑出射的激光光斑測(cè)量；陣列探測(cè)器法是一種新穎的激光光斑測(cè)量方法，它能直接測(cè)量光斑具體位置的能量值，具有信噪比高、能響應(yīng)高速窄脈沖等優(yōu)點(diǎn)，但陣列探測(cè)器法的激光入射角度較小，即當(dāng)激光入射角發(fā)生較小變化時(shí)，測(cè)量的激光能量會(huì)發(fā)生較為顯著的變化，從而影響激光光斑強(qiáng)度分布的測(cè)量精度[2]；CCD成像法在激光光斑特性參數(shù)的測(cè)量中具有響應(yīng)速度快、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)CCD相機(jī)體積和重量比較小，具有容易與控制系統(tǒng)相結(jié)合、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，隨著CCD技術(shù)的不斷發(fā)展，其動(dòng)態(tài)范圍在不斷擴(kuò)大，信噪比也越來(lái)越高，而成本卻在不斷下降[3]。……