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目标粗糙对合成孔径激光雷达回波的退相干效应 |
党文佳, 曾晓东, 冯喆珺 |
西安电子科技大学技术物理学院, 西安 710071 |
Decoherence effect of target roughness in synthetic aperture ladar |
Dang Wen-Jia, Zeng Xiao-Dong, Feng Zhe-Jun |
School of Technical Physics, Xidian University, Xi'an 710071, China |
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摘要: 本文研究了目标表面粗糙对回波信号探测的影响, 通过蒙特卡罗方法建立一维和二维目标高斯随机粗糙面模型,并对目标回波信号的探测过程进行仿真,研究目标表面粗糙 对中频信号的影响.还进行了粗糙面和光滑面两组光外差探测实验,验证目标粗糙对合成孔径激光雷达回波信号严重的 "退相干"效应.同时,采用数字波前分析仪对探测器处本振光和信号光波前分别进行检测, 检测结果与仿真一致,证明粗糙面回波相位畸变严重.文中研究结果对设计光源参数、 接收系统参数以及评估系统作用距离奠定基础,为合成孔径激光雷达系统设计提供定量参考.
关键词:
合成孔径激光雷达
退相干
粗糙表面
蒙特卡罗方法
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Abstract: Optical heterodyne detection is one of the key techniques for developing synthetic aperture ladar. The decoherence effect caused by the roughness of the target surface is particularly important for the practical use of the synthetic aperture ladar. The effect of the target surface roughness on the echo signal detection is discussed in the paper. One-dimensional and two-dimensional Gaussian random rough surface model are created by the use of the Monte Carlo method. The detection process of the target echo signal is simulated to study the effect of the target surface roughness on the intermediate frequency signal. And two optical heterodyne detection experiments are conducted in which the targets each include a rough surface and a smooth surface to verify the serious decoherence effect of the target roughness on the synthetic aperture laser radar echo signal. Meanwhile, the wavefronts of both the local oscillator and the signal beam are monitored at the position of the detector with a digital wavefront analyzer. The measured phase distribution accords well with the simulation result. It is shown that the phase of the echo signal from a rough surface has a serious distortion. The results obtained could be useful for designing the parameters of the laser source and the receiver, as well as for estimating the detection range of the ladar system.
Keywords:
synthetic aperture ladar
decoherence
rough surface
Monte Carlo method
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收稿日期: 2012-07-04
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基金: 国家高技术研究发展计划(863计划) (批准号: 2006AA12Z144)和国家自然科学基金(批准号: 61107006) 资助的课题. |
References
[1] | Li Y H, Wu Z S, Gong Y J, Zhang G, Wang M J 2010 Acta Phys. Sin. 59 6988 (in Chinese) [李艳辉, 吴振森, 宫彦军, 张耿, 王明军 2010 物理学报 59 6988]
|
[2] | Beck S M, Buck J R, Buell W F 2005 Appl. Opt. 44 7621
|
[3] | Buell W F, Marecal N J 2005 SPIE 22 661
|
[4] | Bell W, Marechal N, Buck J 2005 SPIE 5791 152
|
[5] | Li Z J, Wu J, Liu G G, Zhu B Q 2010 Acta Optica Sinica 30 994 (in Chinese) [李增局, 吴谨, 刘国国, 朱炳祺 2010 光学学报 30 994]
|
[6] | Guo L, Xing M D, Zhang L, Tang Y, Bao Z 2009 Sci. China E 52 1678 (in Chinese) [郭亮, 邢孟道, 张龙, 唐禹, 保铮 2009 中国科学E辑 52 1678]
|
[7] | Dai P J, Liu G G, Wu J 2010 Acta Optica Sinica 30 739 (in Chinese) [戴品娟, 刘国国, 吴谨 2010 光学学报 30 739]
|
[8] | Li F, Wu S Y, Zheng Y C, Yang H G 2006 Infrared and Laser Engineering 35 56 (in Chinese) [李番, 邬双阳, 郑永超, 杨红果 2006 红外与激光工程 35 56]
|
[9] | Chen Y B, Tang B, Wang L N, Zhang M D, Chinese J 2006 Radio Science 21 975 (in Chinese) [陈云波, 唐波, 王丽娜, 张明东 2006 电波科学学报 21 975]
|
[10] | Hua Z L, Li H P 2009 Acta Optica Sinica 29 1149 (in Chinese) [华志励, 李洪平 2009 光学学报 29 1149]
|
[11] | Lai Z, Zeng X D, Feng Z J, Cao C Q 2011 Optics and Precision Engineering 19 1531 (in Chinese) [来志, 曾晓东, 冯喆君, 曹长庆 2011 光学精密工程 19 1531]
|
[12] | Li Y C, Wang C H, Gao L, Cong H F, Qu Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 044207 (in Chinese ) [李彦超, 王春晖, 高龙, 丛海芳, 曲杨 2012 物理学报 61 044207]
|
[13] | Luo Q, Huang L H, Gu N T, Li W, Rao C H 2012 Acta Phys. Sin. 61 069501 (in Chinese) [罗群, 黄林海, 顾乃婷, 李雯, 饶长辉 2012 物理学报 61 069501]
|
[14] | Zhao T Y, Liu Q X, Yu F H 2012 Acta Phys. Sin. 61 074207 (in Chinese) [赵廷玉, 刘钦晓, 余飞鸿 2012 物理学报 61 074207]
|
[1]
|
王红霞, 竹有章, 田涛, 李爱君. 激光在不同类型气溶胶中传输特性研究[J]. 物理学报, 2013, 62(2): 024214.
|
[2]
|
张浩亮, 贾芳, 徐学翔, 郭琴, 陶向阳, 胡利云. 光子增减叠加相干态在热环境中的退相干[J]. 物理学报, 2013, 62(1): 014208.
|
[3]
|
李鹏,许州,黎明,杨兴繁. 金刚石薄膜中二次电子输运的蒙特卡罗模拟[J]. 物理学报, 2012, 61(7): 078503.
|
[4]
|
赵文垒, 王建忠, 豆福全. 混沌微扰导致的量子退相干[J]. 物理学报, 2012, 61(24): 240302.
|
[5]
|
文德智, 卓仁鸿, 丁大杰, 郑慧, 成晶, 李正宏 . 蒙特卡罗模拟中相关变量随机数序列的产生方法 [J]. 物理学报, 2012, 61(22): 220204.
|
[6]
|
姜春蕾, 刘晓娟, 刘明伟, 王艳辉, 彭朝晖. 内禀退相干下海森伯XY模型中的热纠缠性质及其相干调控[J]. 物理学报, 2012, 61(17): 170302.
|
[7]
|
赵虎, 李铁夫, 刘建设, 陈炜. 基于超导量子比特的电磁感应透明研究进展[J]. 物理学报, 2012, 61(15): 154214.
|
[8]
|
王海华, 孙贤明. 两种按比例混合颗粒系的多次散射模拟[J]. 物理学报, 2012, 61(15): 154204.
|
[9]
|
刘秀英, 李晓凤, 张丽英, 樊志琴, 马兴科. 甲烷在不同分子筛中吸附的理论对比研究[J]. 物理学报, 2012, 61(14): 146802.
|
[10]
|
许莹, 李晋斌. 大粒子数二维硬核玻色子系统的量子蒙特卡罗模拟[J]. 物理学报, 2012, 61(11): 110207.
|
[11]
|
朱方, 张兆传, 戴舜, 罗积润. 电介质表面纵向射频电场对次级电子倍增效应的影响[J]. 物理学报, 2011, 60(8): 084103.
|
[12]
|
郑灵, 赵青, 周艳. HL-2A第一镜挡板防护效果模拟[J]. 物理学报, 2011, 60(8): 085204.
|
[13]
|
赵学峰, 李三伟, 蒋刚, 王传珂, 李志超, 胡峰, 李朝光. 超热电子与金黑腔靶作用产生硬X射线的蒙特卡罗模拟[J]. 物理学报, 2011, 60(7): 075203.
|
[14]
|
李三伟, 宋天明, 易荣清, 崔延莉, 蒋小华, 王哲斌, 杨家敏, 江少恩. 神光Ⅱ激光装置黑腔辐射温度定量研究[J]. 物理学报, 2011, 60(5): 055207.
|
[15]
|
张宝武, 张萍萍, 马艳, 李同保. 铬原子束横向一维激光冷却的蒙特卡罗方法仿真[J]. 物理学报, 2011, 60(11): 113701.
|
|
|
|