汽車激光防撞雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)的研究

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1、理學(xué)碩士學(xué)位論文汽車激光防撞雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)研究李關(guān)輝哈爾濱工業(yè)大學(xué)2008年6月國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：O438國(guó)際圖書分類號(hào)：535理學(xué)碩士學(xué)位論文汽車激光防撞雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)研究碩士研究生：李關(guān)輝導(dǎo)師：田兆碩教授申請(qǐng)學(xué)位：理學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：光學(xué)所在單位：光電科學(xué)系答辯日期：2008年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex：O438U.D.C：535DissertationfortheMaster’sDegreeinScienceSTUDYONOPTICALSYSTEMSOFAUTOMOBILELASERSDEFENDINGLIDARCandidat

2、e:LiGuanhuiSupervisor:Prof.TianZhaoshuoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofScienceSpecialty:OpticsAffiliation:DepartmentofOptoelectronicsScienceDateofDefence:June,2008Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文摘要激光雷達(dá)具有分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)，可三維成像等特點(diǎn)，在精密測(cè)距、精確跟蹤、定位、制導(dǎo)、引信傳

3、感、氣象測(cè)量、水下通訊等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。光學(xué)系統(tǒng)是汽車激光防撞雷達(dá)的重要組成部分之一，本論文針對(duì)半導(dǎo)體激光器的光束變換特性進(jìn)行了較深入的理論分析和實(shí)驗(yàn)方面的研究，提出的準(zhǔn)直方法對(duì)大功率的半導(dǎo)體激光器光束的準(zhǔn)直具有普遍意義。主要研究?jī)?nèi)容如下：使用電磁場(chǎng)理論分析了半導(dǎo)體激光器的光束特性，并根據(jù)半導(dǎo)體激光光束的遠(yuǎn)場(chǎng)分布特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)。首先論文對(duì)半導(dǎo)體激光器的基本原理及其光束變換特性進(jìn)行了較深入的理論分析，介紹了應(yīng)用幾何光學(xué)設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)的方法，比較了對(duì)半導(dǎo)體激光器進(jìn)行準(zhǔn)直的幾種常用方法，選擇橢圓面柱透鏡對(duì)半導(dǎo)體激光進(jìn)行光束準(zhǔn)直的方案，計(jì)算了半導(dǎo)體激光束經(jīng)過(guò)

4、橢圓面柱透鏡的光路。應(yīng)用一些數(shù)值計(jì)算及光學(xué)設(shè)計(jì)軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真。首先，利用Matlab對(duì)光束傳輸方程進(jìn)行求解，得出三組可以有效實(shí)現(xiàn)光束準(zhǔn)直的三組發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)，然后應(yīng)用ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)軟件對(duì)這三組發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了光束傳輸?shù)哪M仿真，仿真結(jié)果表明可以有效的壓縮半導(dǎo)體激光發(fā)射的發(fā)散角，與數(shù)值計(jì)算結(jié)果基本一致。設(shè)計(jì)、調(diào)試了發(fā)射和接受系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)發(fā)射和接收光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得出：發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)達(dá)到了快軸和慢軸方向的發(fā)散角分別被壓縮為3.2mrad、7mrad的技術(shù)指標(biāo)，該指標(biāo)基本滿足該汽車激光防撞雷達(dá)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的使用要求；接受光學(xué)系統(tǒng)基本能夠把散射回來(lái)的微弱信

5、號(hào)匯聚到光敏面上，且此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，基本滿足使用要求。關(guān)鍵詞激光雷達(dá)；半導(dǎo)體激光器；光學(xué)系統(tǒng)；光束準(zhǔn)直-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractLidarcanbeusedfordistancemeasuring,precisiontracking,orientation,guiding,fuzesensing,meteorologicmeasure,underwatercommunicationhasandsoonforitscharacteristicsofhighresolution，highanti-jamingabilityandtheab

6、ilityforthree-dimensionalimage.Theopticalsystemisanimportantpartoftheautomobilelasersdefendinglidar.Inthispaper,weanalyzedtheoryofemittingandreceivingopticalsystem,andmadeanexperiment.Theproposedcollimatingmethodissignificantforthecollimatingsystemofthediodelaserbeamwithhighpower.Ther

7、esearchworkhasbeensummarizedindetailasfollows.ThecharacteristicsofLDlaserbeamwereanalyzedonthebasisofelectromagnetictheory.Accordingtothecharacterofsemiconductorlasersbeam’sfar-fieldpattern,anemittingopticalsystemwasdesigned.Firstly,weanalyzedthecharacteristicsofLDlaserbeamandtheoryof

8、beams