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基于高速相关采样的锁模激光回波实时检测

沈仲弢 封常青 高山山 陈晓东 刘树彬

沈仲弢, 封常青, 高山山, 陈晓东, 刘树彬. 基于高速相关采样的锁模激光回波实时检测[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1217002-1217002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1217002
引用本文: 沈仲弢, 封常青, 高山山, 陈晓东, 刘树彬. 基于高速相关采样的锁模激光回波实时检测[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1217002-1217002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1217002
Shen Zhongtao, Feng Changqing, Gao Shanshan, Chen Xiaodong, Liu Shubin. Real-time detection of mod-locked laser echo signal based on high-speed correlation sampling[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(12): 1217002-1217002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1217002
Citation: Shen Zhongtao, Feng Changqing, Gao Shanshan, Chen Xiaodong, Liu Shubin. Real-time detection of mod-locked laser echo signal based on high-speed correlation sampling[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(12): 1217002-1217002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1217002

基于高速相关采样的锁模激光回波实时检测

doi: 10.3788/IRLA201746.1217002
基金项目: 

国家自然科学基金(11505183);脉冲功率激光技术国家重点实验室开放基金(SKL2015KF05)

详细信息
    作者简介:

    沈仲弢(1990-),男,博士,主要从事高速高精度模数变换、微弱信号检测方面的研究。Email:henzt@mail.ustc.edu.cn

    通讯作者: 封常青(1983-),男,副教授,硕士生导师,博士,主要从事高精度时间测量、高速高精度模数变换方面的研究。Email:fengcq@ustc.edu.cn
  • 中图分类号: TN216

Real-time detection of mod-locked laser echo signal based on high-speed correlation sampling

  • 摘要: 针对锁模激光器微弱回波信号探测的需求,提出了一种基于高速相关采样和在线实时并行累加处理算法相结合的方法,对传统的模拟取样积分方法进行了改进,可实现无参考信号条件下的实时数字累加检测。设计并实现了一套基于该方法的锁模激光器微弱回波信号检测原型系统,使用12 bit@900 MSPS模拟-数字转换芯片(ADC) ADS5409对经光电转换之后的锁模激光回波信号进行波形采样,并利用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片Kintex-7实现对ADC的控制及在线数据处理。系统测试结果表明,对于重复频率为8 MHz、平均功率为0.04 nW的锁模激光回波信号,通过在FPGA内进行16 000次脉冲波形精确累加,可实现信号的有效检出,且从波形采集完毕到输出检测结果的延时小于100 ns,达到了高度的实时性。经900次重复实验,检测效率达到100%,且无虚警情况发生。
  • [1] He Kunna, Li Dehua, Wei Zhiyi. Research status of passively mode-locked laser based on Nd3+-doped disordered crystals[J]. Chinese Journal of Lasers, 2016, 43(10):100001. (in Chinese)何坤娜, 李德华, 魏志义. Nd3+掺杂无序晶体被动锁模激光器的研究现状[J]. 中国激光, 2016, 43(10):100001.
    [2] Wu H, Zhang F, Cao S, et al. Absolute distance measurement by intensity detection using a mode-locked femtosecond pulse laser[J]. Optics Express, 2014, 22(9):10380-10397.
    [3] Bai Yan. Coherent Doppler lidar based on mode-locked laser[D]. Harbin:Harbin Institute of Technology, 2012. (in Chinese)白岩. 基于锁模激光的相干多普勒激光雷达研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2012.
    [4] Ke Jingbo. Research on the fiber laser used for the spatial debris detection[D]. Wuhan:Huazhong University of Science Technology, 2008. (in Chinese)柯静波. 用于空间碎片探测的光纤激光器研究[D]. 武汉:华中科技大学, 2008.
    [5] Sun Zhihui, Deng Jiahao, Sang Huiping, et al. Detection system design and signal processing for digital pulsed laser fuse[J]. Infrared and Laser Engineering, 2009, 38(6):1003-1007. (in Chinese)孙志慧, 邓甲昊, 桑会平,等. 数字化脉冲激光引信探测系统设计与信号处理[J]. 红外与激光工程, 2009, 38(6):1003-1007.
    [6] Zhang Tinghua, Fan Guihua, Sun Huayan. The real-time realization of detecting weak multi-pulse laser echo signal[C]//International Symposium on Optoelectronic Technology and Application. International Society for Optics and Photonics, 2014, 9297:92970I-1-6.
    [7] Sang Huiping, Deng Jiahao, Hu Xiujuan. Study on digital detection technique of weak echo signals in pulse laser fuzes[J]. Acta Armamentarii, 2007, 28(4):420-424. (in Chinese)桑会平, 邓甲昊, 胡秀娟. 脉冲激光引信微弱回波信号数字检测技术研究[J]. 兵工学报, 2007, 28(4):420-424.
    [8] Cheng Pengfei, Huang Genghua, Shu Rong. Weak laser pulse signal detection based on analog self-correlation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(10):2844-2847. (in Chinese)程鹏飞, 黄庚华, 舒嵘. 基于模拟自相关方法的微弱激光脉冲信号检测[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(10):2844-2847.
    [9] Hu Wei, Li Hongbin, Dou Xian'an, et al. Effect analysis of the weak light periodic error on the sampling accumulation[J]. Laser Infrared, 2014, 44(9):982-986. (in Chinese)胡伟, 李宏斌, 豆贤安,等. 弱光信号周期误差对取样累积的影响分析[J]. 激光与红外, 2014, 44(9):982-986.
    [10] Zhai Dongsheng, Tang Rufeng, Huang Kai, et al. Analysis on detection performance of satellite laser ranging based on geiger mode APD arrays[J]. Chinese Journal of Lasers, 2015, 42(6):0608007. (in Chinese)翟东升, 汤儒峰, 黄凯,等. 基于G-APD阵列的卫星激光测距系统探测性能分析[J]. 中国激光, 2015, 42(6):0608007.
    [11] Chen Xiaodong, Dou Xian'an, Li Hua, et al. Influence of pumping schemes on properties of dissipative soliton in fiber lasers[J]. Chinese Journal of Lasers, 2014, 41(12):1202003. (in Chinese)陈晓东, 豆贤安, 李化,等. 抽运方式对耗散孤子光纤激光器性能的影响[J]. 中国激光, 2014, 41(12):1202003.
    [12] Chen Xiaodong. Influences of the filter effect in passively mode-locked fiber laser with positive dispersion cavity[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(S2):407-411. (in Chinese)陈晓东. 正色散腔被动锁模光纤激光器中滤波效应的影响[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(S2):407-411.
    [13] Hu Chunsheng. Investigation into the high-speed pulsed laser diode 3D-imaging ladar[D]. Changsha:National University of Defense Technology, 2005. (in Chinese)胡春生. 脉冲半导体激光器高速三维成像激光雷达研究[D]. 长沙:国防科学技术大学, 2005.
  • [1] 张景程, 乔新博, 赵永强.  红外偏振摄像机动目标检测跟踪系统(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(4): 20220233-1-20220233-10. doi: 10.3788/IRLA20220233
    [2] 杨涛, 李武森, 陈文建.  新型小功率半导体激光器驱动及温控电路设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(2): 20210764-1-20210764-8. doi: 10.3788/IRLA20210764
    [3] 李娜, 邓家先, 崔亚妮, 陈褒丹.  基于暗通道先验的红外图像清晰化及FPGA实现 . 红外与激光工程, 2021, 50(3): 20200252-1-20200252-10. doi: 10.3788/IRLA20200252
    [4] 刘汝卿, 蒋衍, 李锋, 孟柘, 郭文举, 朱精果.  实时感知型激光雷达多通道数据采集系统设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20200291-1-20200291-7. doi: 10.3788/IRLA20200291
    [5] 李光福, 南钢洋, 潘冬阳, 白雪, 刘帅, 孙志慧.  激光雷达测风系统信号采集处理研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(S2): 20210467-1-20210467-7. doi: 10.3788/IRLA20210467
    [6] 郭波.  基于二维材料非线性效应的多波长超快激光器研究进展(特邀) . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 103002-0103002(22). doi: 10.3788/IRLA201948.0103002
    [7] 韩庆阳, 陈赟, 张红胜, 高胜英, 张晰.  航天级反射式光电编码器信号处理系统设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 135-141. doi: 10.3788/IRLA201948.S117010
    [8] 郭弘扬, 杜升平, 黄永梅, 付承毓.  液晶空间光调制器过驱动方法的FPGA实现 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 722002-0722002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0722002
    [9] 王刚毅, 金炎胜, 任广辉, 刘通.  高性能交通标志检测模块的VLSI结构设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 926001-0926001(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0926001
    [10] 殷世民, 高丽伟, 梁永波, 朱健铭, 梁晋涛, 陈真诚.  基于FPGA的干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 720001-0720001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0720001
    [11] 唐彦琴, 顾国华, 钱惟贤, 陈钱, 张骏.  四象限探测器基于高斯分布的激光光斑中心定位算法 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 206003-0206003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0206003
    [12] 宋博, 郑伟, 李明山, 冯文.  星载激光器电源遥控遥测系统的设计与实现 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1020003-1020003(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1020003
    [13] 成桂梅, 刘涛, 荣鹏, 程甘霖, 段京.  多探测器数据控制与处理系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(4): 420002-0420002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0420002
    [14] 杨磊, 任龙, 刘庆, 王华, 周祚峰, 曹剑中.  基于FPGA 的大视场图像实时拼接技术的研究与实现 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1929-1935.
    [15] 郝贤鹏, 张然峰, 陶宏江.  基于FPGA的高速图像传输系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3483-3487.
    [16] 武超群, 李梅, 周璐春.  哈特曼传感器仿真平台设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 567-571.
    [17] 邓永停, 李洪文, 王建立, 阴玉梅, 吴庆林.  基于DSP和FPGA的望远镜伺服控制系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 908-914.
    [18] 母杰, 郑文佳, 李梅, 饶长辉.  基于FPGA和DSP技术的自适应光学系统在线大气湍流参数测量平台 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 703-708.
    [19] 朱瑞飞, 王超, 魏群, 贾宏光, 周文明.  红外探测器非均匀性校正系统研制 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1669-1673.
    [20] 任广辉, 王刚毅, 金炎胜.  利用FPGA的高性能向导滤波器设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 537-542.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-04-12
  • 修回日期:  2017-05-21
  • 刊出日期:  2017-12-25

基于高速相关采样的锁模激光回波实时检测

doi: 10.3788/IRLA201746.1217002
    作者简介:

    沈仲弢(1990-),男,博士,主要从事高速高精度模数变换、微弱信号检测方面的研究。Email:henzt@mail.ustc.edu.cn

    通讯作者: 封常青(1983-),男,副教授,硕士生导师,博士,主要从事高精度时间测量、高速高精度模数变换方面的研究。Email:fengcq@ustc.edu.cn
基金项目:

国家自然科学基金(11505183);脉冲功率激光技术国家重点实验室开放基金(SKL2015KF05)

  • 中图分类号: TN216

摘要: 针对锁模激光器微弱回波信号探测的需求,提出了一种基于高速相关采样和在线实时并行累加处理算法相结合的方法,对传统的模拟取样积分方法进行了改进,可实现无参考信号条件下的实时数字累加检测。设计并实现了一套基于该方法的锁模激光器微弱回波信号检测原型系统,使用12 bit@900 MSPS模拟-数字转换芯片(ADC) ADS5409对经光电转换之后的锁模激光回波信号进行波形采样,并利用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片Kintex-7实现对ADC的控制及在线数据处理。系统测试结果表明,对于重复频率为8 MHz、平均功率为0.04 nW的锁模激光回波信号,通过在FPGA内进行16 000次脉冲波形精确累加,可实现信号的有效检出,且从波形采集完毕到输出检测结果的延时小于100 ns,达到了高度的实时性。经900次重复实验,检测效率达到100%,且无虚警情况发生。

English Abstract

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