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布里渊散射及其在激光雷达中的应用


□ 石锦卫 弓文平 白建辉 刘大禾

  摘要 在简要介绍布里渊散射的基本性质的基础上,重点介绍了布里渊散射在激光雷达中的应用。主要分析了布里渊散射在水中声速测量、粘滞系数的测量和水中目标探测方面的原理和技术实现。
  关键词 布里渊散射,激光雷达
  
  1 研究背景
  
  激光雷达是20世纪60年代才出现的一种新型雷达系统。它充分利用了激光的一系列特性,使整个雷达系统具有方向性好、分辨率高的优点,同时减小了整个系统的体积。
  激光雷达的工作原理与微波雷达基本相同。雷达系统首先发射一个光信号,当这个光信号射到被测目标时被反射或散射,产生一个回波信号。雷达系统再接收这个回波信号,并经过处理和分析,得到我们所需要的信息。激光雷达通常用脉冲激光器作为光源,采用高灵敏度的探测器(通常是光电倍增管)配以大口径的接收系统来探测回波信号。
  激光雷达按应用范围基本可分为两大类:空中探测激光雷达和海洋探测激光雷达。由于水对光有很强的吸收,这大大限制了激光在水中的探测深度,这也成为制约海洋激光雷达实际应用的主要因素。尽管美国、加拿大、澳大利亚等国均已有产品,但其探测深度通常在40-50m。尚无大的突破。另外,到目前为止,激光雷达与微波雷达一样都是以幅度探测的原理和形式工作的,即,通过探测回波信号的幅度来获取有用的信息。这种工作方式最为简单。但也存在明显的缺陷,当背景噪声强度与回波信号强度可比时,无法分辨回波信号。军事上的隐身技术正是针对雷达的这一缺陷而发展起来的。
  我们针对海洋激光雷达的上述问题,开展了布里渊散射激光雷达的研究。本文介绍了我们在这方面研究工作的一些初步进展。
  
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