半导体激光器调频非线性对LFMCW激光雷达影响及DPT算法补偿

"光学调频激光雷达的非线性响应特性" 光学调频激光雷达（LFMCW）是一种广泛应用于测距、测速等领域的高精度探测系统。在LFMCW激光雷达中，通过线性电信号调制半导体激光器的频率，以产生线性调频连续波。然而，由于半导体激光器本身的物理特性和调制机制，实际的调频过程往往存在非线性响应，导致生成的激光拍频信号（BFS）频谱发生畸变，从而影响雷达的测量精度。 非线性响应主要源于半导体激光器的增益饱和效应、调制速率限制以及内部动态过程等。这些因素使得实际调频信号与理想线性调频信号之间存在偏差，表现为BFS频谱的非线性展宽或偏移。为了改善这一问题，需要深入研究半导体激光器的调频特性，并建立相应的非线性响应模型。 本文中，作者首先分析了半导体激光器的调频特性，推导出了描述激光雷达调频非线性响应的数学公式。这个公式有助于理解非线性效应如何影响激光雷达的性能。随后，作者提出了一种离散多项式相位变换（DPT）算法，用于估计和补偿调频非线性系数。DPT算法能够处理非线性相位数据，通过对调频信号进行离散多项式变换，可以精确估计非线性参数，并进一步校正非线性影响。 在实验阶段，作者构建了实验平台，利用DPT算法对激光雷达的非线性响应进行了实际测试。实验结果证实，应用DPT算法可以有效地估计激光雷达的调频非线性系数，显著提高了雷达的测距和测速精度。这表明DPT算法是解决LFMCW激光雷达非线性问题的有效方法，对于提升雷达系统的整体性能具有重要意义。 这篇研究工作揭示了半导体激光器在LFMCW激光雷达中的非线性响应特性，并提出了相应的补偿策略。这对于优化激光雷达的设计，降低非线性误差，提高测量精度具有理论和实践价值。通过深入理解和应用这些知识，可以推动激光雷达技术在军事、航空航天、交通监控等领域的进一步发展。