高速伪随机码调制与光子计数激光测距实验系统

"基于高速伪随机码调制和光子计数激光测距技术的研究，构建了一套实验系统，该系统运用10阶M序列伪随机码对1550 nm光纤激光器进行调制，并结合具有3级热电制冷功能的InGaAs/InP单光子探测器，实现了高精度的激光测距。通过光纤延迟方法进行了性能验证，展示了在特定参数下，如激光器调制速率为622 MHz、伪随机码序列长度1.64 μs、探测器效率10%，系统能够达到22.6 dB的信噪比和0.95 cm的测距精度。这一成果为实际激光测距系统的开发提供了重要的技术参考。" 本文详细介绍了一种基于高速伪随机码调制和光子计数技术的激光测距方法，这是一种先进的光学测量技术，特别适用于远程精确测距的应用。激光测距是通过发射激光脉冲并测量其返回时间来确定目标距离的技术，而高速伪随机码调制则提高了信号的分辨率和抗干扰能力。 伪随机码是一种看似随机但实际上有规律的数字序列，用于编码信息。在这里，10阶M序列被用作调制激光器的信号，可以生成复杂且可重复的模式，使得激光脉冲携带更多的信息，从而提高测距的精度和可靠性。1550 nm光纤激光器的选择通常是因为在这个波长上，光纤传输效率高，同时大气吸收较小，适合远距离传输。 光子计数技术则是指探测器对单个光子事件的敏感度，它允许系统在极低的光强条件下工作，对于弱信号的检测非常有效。InGaAs/InP单光子探测器的3级热电制冷能力保证了在低光照环境下仍能保持稳定的性能，降低了暗电流噪声，进一步提升了系统的信噪比。 实验中，激光器的调制速率达到了622 MHz，表明了系统的高速特性，这对于快速动态测量至关重要。伪随机码序列长度1.64 μs决定了系统的测距范围，而探测器10%的探测效率是在保持系统整体效率的同时，保证了足够的灵敏度。在-76.1 dBm的信号光平均功率下，系统达到了22.6 dB的信噪比，这是评估系统性能的重要指标，表明了在噪声环境中信号的可辨识程度。测距精度达到0.95 cm，证明了该技术在实际应用中的高分辨率能力。 总结来说，这项工作展示了一种结合高速伪随机码调制和光子计数的激光测距技术，通过优化系统参数，实现了高信噪比和高精度的测距。这为未来开发更高级别的激光测距系统，特别是在军事、航空航天、地球观测等领域，提供了重要的理论和技术支持。