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电研院科研人员在《自然-通讯》发表光纤激光雷达最新研究成果

点击次数:  更新时间:2024-06-21 10:09:24  【打印此页】  【关闭

  近日,电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与器件团队,在国际顶级期刊Nature Communications(《自然-通讯》)上发表了题为“Dispersive Fourier Transform based Dual Comb Ranging”(基于色散傅里叶变换的双梳测距)的研究论文,首次提出了基于色散傅里叶变换方法,形成新解调机制的激光雷达仪器,突破了测量速度、精度和距离的交叉限制,在无人机等低慢小目标的发现中具有独特优势。团队博士生常冰、杜俊廷,博士后谭腾为论文共同作者,姚佰承教授、李博闻教授和饶云江教授为论文共同通讯作者,电子科技大学为论文第一作者单位和通讯作者单位、电子科技大学广东电子信息工程研究院(简称“电研院”)为作者单位。

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  激光雷达(LIDAR)作为一种强大的工具,能以极高的精度实时绘制空间信息,在工业制造、遥感、机载和车载任务中应用广泛。在过去的二十年里,光学频率梳的快速发展开创了激光雷达的新时代,将测量精度提高到量子噪声限制水平。对于光梳激光雷达系统,为了进一步提高综合性能并调和速度、精度和模糊范围之间的固有矛盾,创新的解调策略至关重要。

  该研究革新性地采用色散傅里叶变换方法对锁相游标双孤子激光梳进行数据信息分析,通过在线脉冲拉伸,实现基于全光谱干涉测量,而不是传统的时间干涉测量法或脉冲重建法来识别脉冲的延迟。这使得绝对距离测量的精度达到2.8纳米,兼顾测量距离1.7公里。此外,该方法具备完全消除死区的独特能力,特别利于小目标检测。通过形貌静态测量和无人机动态测量,研究团队展现了该技术突出的应用潜能。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金国家安全联合基金项目、广东省基础与应用基础研究基金的支持。

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  论文共同作者谭腾是电研院科研项目负责人,在莞开展“基于色散傅里叶变换的双梳激光雷达测距技术研究”项目,得到了广东省自然科学基金面上项目的资助。

  该项目以基于色散傅里叶变换的双梳激光雷达测距技术研究为主题,开展了高性能双光纤孤子频梳光源器件,高速高分辨率信号探测解调技术以及激光雷达示范系统三个层面的研究内容。面向激光雷达的性能提升和实用化需求,设计小型化、高性能双光纤频率梳激发与锁定新方案,开发基于色散傅里叶变换双梳信号高速高分辨解调新技术,展示基于色散傅里叶变换的双梳激光雷达测距新性能,服务下一代激光雷达的关键军民应用场景,从而推进从器件到系统的更新换代。


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