美国ABL机载激光导弹拦截系统
美国ABL机载激光导弹拦截系统发布时间: 2010-01-13 15:03:24 文章来源:环球网美国空军机载激光(以下简称ABL)试验机YAL-1A改进自波音747-400F运输机，装载了最新研制的机载激光聚能武器，用于摧毁处于起飞助推段状态的战术弹道导弹，将敌导弹消灭在敌领空/领土上。ABL是由空军发展实验室和ABL开发组(包含波音、诺斯洛普?格鲁门空间技术和洛克希德•马丁公司)共同研制开发。目前该机正在进行各种试验工作。
波音公司负责项目管理、系统整合、作战管理系统和波音747-400F的改装工作。诺斯洛普•格鲁门空间技术则制造激光发射系统。洛克希德•马丁空间系统负责目标截获系统和激光控制系统的研制。美国导弹防务处(原弹道导弹防御组织)负责整个工程的管理，该处在新墨西哥中部阿尔布魁克的科特兰空军基地实行执行权。
资料图：美国空军ABL激光载机空中巡航
1996年，美国国防部拨给ABL开发组11亿美元的项目经费用以开发实验整套ABL武器系统。1998年在诺斯洛普•格鲁门空间技术的凯皮斯特兰诺测试中心的试验中，激光发射系统达到了比标准高10%的级别。2000年4月，ABL最终鉴定评审完成。
ABL飞机搭载的系统有兆瓦级的化学氧碘激光器(COIL)，红外跟踪/高速目标截获系统和高精度激光目标跟踪光柱控制系统。激光武器由三个激光发射系统组成：一个威力凶猛的杀伤激光系统(主系统)、一个激光指示系统和一个激光照明系统。主激光系统由机身背部的兆瓦级的化学氧碘激光器产生，波长1.315微米。大威力的激光光柱从贯穿飞机前部的管子中穿越，而管子则贯通分隔前后机舱的隔舱。然后激光光柱穿过光柱控制系统后射出。光柱的指示非常迅捷。
激光指示系统(BILL)已经由诺斯洛普•格鲁门空间技术开发完成，这种千瓦级的轻型只是用来指示目标，并测试当时当地的大气对激光的扭曲，并将扭曲的数据传给筑控制计算机，修正杀伤激光系统地发射。
超高灵敏度跟踪激光器(被动测距系统，ARS)的新型吊舱已经安装到了ABL飞机上。机载激光器是一种机载的定向能武器系统，安装在经过重大改进的747-400飞机上，依靠机载传感器、激光器和复杂的光学器件来发现、跟踪和摧毁处于助推段或发射段的弹道导弹。机载激光器项目的最终目标是在2004年底之前将系统投入使用。
ARS系统由二氧化碳激光器、主动和被动传感器、光学系统、万向节和各种灵敏的电子装置组成。其功能是为任务处理器提供数据，而后者利用这些信息对敌方的弹道导弹进行跟踪，并对它们进行排序，以便由ABL系统中兆瓦级的化学氧碘激光器(COIL)实施攻击。COIL在导弹的金属外壳上聚集足够的能量，使其裂开或变成碎片。
在跟踪过程中，ARS可以为ABL战场管理系统提供5个组件状态矢量。而这些数据将用来计算导弹的轨迹参数，比如估计导弹的发射点和预计弹着点。即使导弹不宜采用ABL进行攻击，也可以由弹道导弹防御系统的其它部分利用这些数据，在中段或末段攻击目标。由于在2002年7月的首次飞行试验中造成了严重的抖动，此前的一个吊舱已经拆掉。此次吊舱并不包含真正的ARS传感器，而仅仅是对ARS进行模拟。如果试验成功，那么ARS将安装到飞机。
跟踪照射激光器(TILL)。是首台通过军用飞机机载飞行认证的二极管激发镱：钇铝石榴石激光器。雷声空间与机载系统公司的TILL将与光束转换透镜结合起来，用于ABL的光束控制/火力控制系统的终端对终端试验。
TILL是光束控制/火力控制系统中一个完整的部分，用于发射高速、高能脉冲激光射向处于助推段的导弹，随后激光被发射到一个非常敏感的照相机上。得到的反射激光数据被用来获取导弹的速度和高度信息。
这个月，雷声公司在一台TILL系统的衍生型上开始了技术发展工作，以提高该系统的性能和精确度。同时，该公司还开始了系统备件的生产。
在2001年3月，雷声公司的TILL成为该公司高能激光中心4种临界ABL固态激光器中首台进行成功的发射试验的激光器。
ABL研究小组(包括波音公司、洛?马公司和TRW公司)正在美国空军和导弹防御局的指导下开发革命性的机载助推段导弹防御系统。ABL系统将把一台兆瓦级的化学激光器安装在一架改进的747-400F飞机上，以摧毁处于助推段的导弹。波音公司是ABL研究小组的牵头公司，负责监督战斗管理系统的开发、武器系统综合和提供改进的载机。TRW负责提供全套化学氧-碘激光器。洛•马公司负责开发光束控制/火力控制系统，该系统用于获取目标，然后精确的瞄准和发射激光。
2001年11月10日，首架ABL在波音公司位于堪萨斯州威奇托的工厂首次飞行，但激光和波束控制系统还没有安装到该平台上。450千克的隔舱已经安装的飞机上，隔舱是用于保持稳定性和确保飞机在携带激光系统飞行的时候保持必要的灵活性。此外，安装红外搜索和跟踪传感器所需的主要改进工作也已经完成，这些传感器用于最初发现正在接近的弹道导弹。在首次飞行之后，ABL小组将继续进行地面检验的试验。
飞机最初的飞行将是飞行资格试验，主要关注的是飞机的性能。在进行大约5次这样的飞行之后，飞行试验的内容将增加作战管理系统的内容。再然后是试验发现和跟踪由白沙导弹试验场发射的“长矛”战术导弹。这部分试验将在最初飞行后的两到三周后进行。
波音公司负责整个ABL项目的管理和系统的集成工作，还负责作战管理系统的改进和飞机的改装。TRW公司负责化学碘激光器的建造和地面支持子系统。洛克希德•马丁公司负责波束控制/开火控制系统。此外，雷声公司作为洛克希德马丁公司的子承包商负责该系统中四个重要的激光器之—的ABL跟踪照射激光器。
众议院2002财年的国防法案中将ABL项目削减了1000万美元。参议院在削减的13亿美元的导弹防御资金中削减该项目8000万美元。但是后来的参议院法案中恢复了被削减的资金，由总统来决定该项目包括导弹防御是否应该包括在反恐怖的预算中。
如果资金真的被削减，即使是1000万美元，都将导致首架ABL飞机的研制和演示，这是因为光学技术和工作至少需要提前三年。去年决定在2008年ABL具有初始作战能力，为保证时间需要现在就开始进行工作。此外光学工作对于保持大量专门的厂商也很有必要，这些厂商可以为ABL项目提供技术。
ABL项目官员反复地解决缩小的工业基础问题，这些问题有可能会妨碍项目的进行。ABL项目需要飞机上的非常专业的光学技术和用于飞机上的更小的激光系统，只有少数的公司有能力提供专业的光学技术和确保激光在发射后不会在激光器中燃烧。
尽管目前ABL小组中有很多公司，但是还会面临一些挑战。例如突然出现的为激光器和波束控制部分增加涂层的问题。为ABL的这些部分增加涂层将使工作无法按计划完成，这可能需要几个月，这将导致试验工作的推迟。
空军在今年夏天收到了用于ABL的1.53亿美元，这是国会通过的2001财年补充拨款中的一部分。空军已经警告如果收不到这笔资金将放慢ABL项目的进行。这笔资金用于使系统的部分部件更轻和其他飞机集成问题。重量一直都是ABL中的重点，研制小组将充分利用所有的平台以减轻重量。
BMDO为了保证在2003年可以进行重要的演示，因此在2002财年预算中为ABL项目申请了4亿美元。同时，BMDO还将项目的管理权收回，这是因为BMDO的官员们认为空军的管理水平很差，但是更多的原因是BMDO可以对导弹防御结构保持“显著的作用”。
2002年5月，飞机的改装工作完成。这些工作包括激光转塔的安装、机鼻的改造以及控制计算机等硬件的安装。这次交付的飞行转塔是光速控制/火力控制系统(BCFC)的心脏 ， 采用全套阵列的镜面和光学装置对大气影响和飞行扰动进行修正，使高能激光束对准、到达并聚集到助推阶段的弹道导弹上。该飞行转塔由洛克希德•马丁公司的空间系统部研制，装在飞机的头部，由球形转塔和滚转外壳组成，转塔内有大孔径望远镜和高透过率共形窗口，提供任务所需的全部运动范围。
2002年7月，改装完成的飞机进行了第一次试飞，在经过飞行安全鉴定后，飞机转到了加利福尼亚州的爱德华兹空军基地安装光柱控制系统和激光发射器。2004年，ABL成功地摧毁了一枚试验用的弹道导弹。
2004年10月，导弹防御局(MDA)启动几项小规模的研究与发展计划，目的是减轻机载激光器系统(ABL)重量和改善其性能。MDA的激光技术项目包括多种针对在弹道导弹防御中能够使用定向能的小规模、三年计划。如果获得成功，在上述计划中发展的技术将用于MDA的现行项目。上述计划之一是能够减轻ABL使用的化学氧化碘激光器(COIL)重量的先进COIL技术。MDA正在同国防预先研究计划局联合开发二级管抽运式液氧激光器。虽然这是一项长期研究工作，但它最终能使ABL的重量减少到原来的十分之一。
光束控制/火控系统的飞行试验预计将持续到2005年。项目组将首先检查ABL飞机的适航性，随后将对缩比“海神”试验机携带的目标进行跟踪。
这种飞机计划在2006到2008年间开始批量生产。最初将有3架ABL飞机在2006年服役，2008年服役飞机的总数将达到7架。
2007年7月，美国导弹防御局(MDA)的机载激光(ABL)推进-上升阶段导弹防御计划将于本周及下周于参议院2008财政年度国防预算授权法案武器系统审核中扮演突出角色。当参议院武装部队委员会(SASC)战略力量分会主席Bill Nelson 7月9日在参议院审议该法案过程中介绍其分委员会工作时，为SASC从ABL项目预算申请中削减2亿美元的建议作了辩解。他在吹捧计划的潜在价值同时，将削减36%预算描绘为对一个成本不断增长及进度滞后项目应有的谨慎。SASC在其法案的附件报告中称；"委员会认识到自1996年立项时起ABL项目就存在进度拖延和成本超支的历史，委员会认为很多技术挑战、使用约束以及巨大的成本问题依然存在。"参议员们说，国防部先前告知国会该系统将于2003年具备应急能力。但最新的时间表已将首次击落验证飞行测试延迟至2009年，即便一切顺利，该系统也不太可能在2018年以前投入使用。而且，包括导弹防御局在内的ABL系统支持者已经警告称国会削减开支提案将使首次击落测试由2009年再次延后2年。ABL演示项目被预期从立项到首次击落的成本为50亿美元。但民主党领导下的SASC称，即便飞行测试正常，也不能证明系统能够作战有效，并补充说："且系统是否具有经济可承受性，目前还不清楚。"国会预算办公室已提供一份初步概算：由七架飞机组成的可运行的ABL系统总共可能需要360亿美元。布什政府已申请5.488亿美元用于下一财年ABL系统继续研制的费用。
2007年7月，美国导弹防御局(MDA)近期完成了机载激光器(ABL)的空中模拟攻击试验，通过跟踪、瞄准和模拟攻击空中目标，对机载激光器的战场管理系统以及波束控制/火控系统的性能进行了演示验证。试验时，跟踪照射激光器(TILL)和代替高能激光器的低能激光器均安装在ABL飞机的机头转塔中，跟踪照射激光器对一架改装过的NC-135运输机实施照射，其回波主要用于测量大气环境。NC-135运输机上的摄像设备显示，低能激光器最后准确命中了飞机上绘制的导弹目标。据悉今年下半年，在开始将化学高能激光器安装在ABL飞机上之前，还将进行一系列的试验以评估机载激光器的性能。
2007年7月，美国导弹防御局日前宣布，机载激光器(ABL)项目在2007年7月24日取得了一项具有历史意义的成果——传播了信标照明激光(BILL)，并使用反射激光补偿了大气干扰。7月24日举行的测试演示了机载激光器利用照明激光跟踪模拟目标、对大气干扰进行补偿，以及完成作战序列(模拟向目标发射高能激光)的能力。此外，激光在测试中的表现证明其更适用于摧毁弹道导弹。这使项目向第二个“低能量系统主动集成飞行测试知识点”迈出了重要一步，首个知识点已经于本月、早些时候完成。测试包括探测“大乌鸦”(改进型NC-135飞机)目标飞机，利用跟踪照明激光(TILL)进行跟踪，利用BILL的目标反射激光进行大气补偿，利用替代高能激光(SHEL)进行打击。机载激光器将继续进行飞机测试，对抗“大乌鸦”机载目标，以期今夏在爱德华空军基地开始安装先进化学碘氧激光(COIL)器之前进一步确定机载激光器的性能。(编辑：wander) 中视中科激光显示技术为激光投影带来新希望发布时间: 2009-12-25 10:34:55 文章来源:IT168
显示技术在历经黑白、标准彩色和数字显示时代后，正迎来大色域全色激光显示时代，在投影领域同样如此。激光显示技术做为一种以红、绿、蓝(RGB)三基色激光为光源的高分辨率数字显示技术，可以真实再现客观世界最丰富、艳丽的色彩，提供更具震撼的表现力。而随着目前该技术的不断成熟，其已进入产品量产及市场化阶段，为投影市场带来新希望。
技术领先
2008年，中视中科在国内率先研发出拥有自主知识产权的“极星”、“北斗”系列激光器产品。其具有小型化、高效率、高稳定性和长寿命等优点，是国内目前唯一可以全面满足激光显示产业化应用需求的专利产品。基于此项技术，中视中科开发出了激光电视、激光前投影、激光数字电影放映机等系列产品的全套解决方案，并可对现有投影机进行光源改造。它可以应用于现在已存在的数字电影放映机、工程投影机、便携式投影机、电视机等市场，还可以应用于游戏、通信、移动商务等潜在市场，并不断开拓新的应用领域、新的应用模式，提供给大众更多的、更好的商务和娱乐方式。
而可以肯定的是，随着激光光源产品的上市，让消费者看到的激光光源技术走向普及的希望。采用激光光源模组的投影机，可以实现长寿命，不需要常为换灯泡而途增巨额成本烦恼。大家知道，传统的超高压汞灯模块其寿命在1000-4000小时左右，而氙灯模块的寿命一般在500-1500小时左右，并且其光通量越高寿命越短。而激光光源模组则不存在这种障碍，激光光源模组在使用的过程中发热量不大，温度非常低，其寿命可达20000小时以上，是传统投影机使用寿命的10倍以上。并且，不管是1万流明还是5万流明的激光光源模组投影机，其光源寿命都能达到20000小时以上，真正可以做到长期免维护使用。这将让投影机用户不再为最头大的投影灯泡短寿问题而犯愁。
并且，得利于激光光源的优秀特性，激光光源模组比传统光源模块更环保、更安静、安装使用更方便，且投影机去掉了灯泡、风扇等散热系统而变得更为轻便，无论是桌式和吊装都变得更简单。所以，其在公众活动、大礼堂、高级会议室、展览展示、公司大厅、大型舞台表演、开闭幕式等领域具有很大的发展空间和广阔的市场应用前景。可在超大屏幕展现更逼真、更绚丽的动态图像，实现其他显示技术所不能达到的视觉震撼效果。
在国家863计划、中科院知识创新工程等的大力支持下，我国在激光显示核心技术上正稳步走向成熟，整体处于世界先进水平，国内相关企业已经获得了100余项国内发明专利和1项国际发明专利，占全球激光显示相关知识产权总数的10%以上，而如何将技术实用化便成为企业需要突破的重点。在这方面，随着以北京中视中科光电公司为代表的企业在这方面的不断突破，让用户看见了激光光源走向实用化的希望。
在投影机产品方面，中视中科率先推出了PLPS-10000流明激光投影机，PLPS-10000流明激光投影机是一款针对3DLP数字光学成像引擎的投影机，曾获大屏幕行业系统集成工程商、系统集成工程案例双项大奖。2009年7月，被北京市科委等部门认定为北京市第四批自主创新产品。该投影机其具有色彩鲜艳，长久高画质，免维护(无需换灯泡)，数字化光源，无噪声，高亮度，适合各种环境下使用及节能环保等特点。
在具体性能和功能上，中视中科PLPS系列投影机可以根据用户需求不同具体定制，单机可提供4000-30000流明。如果用户有特殊需要，激光投影机单机甚至可以提供高达50000流明以上的光通量输出。中视中科PLPS-10000流明激光投影机采用3DLP数字光学引擎，可实现2K(2048×1080)的自然分辨率，亮度对比度可达2595：1，色域覆盖率为63.29%，是NTSC标准的166%倍，是目前最顶级规格的工程投影机产品之一。
其屏幕亮度稳定性在95%，色温稳定性达 到95%，色坐标稳定性±0.002。采用光机分离设计，可以更灵活的应用在不同的使用环境中，尽量减少使用场所产生的噪音，还您一片安静的场所。并且，激光投影机采用的激光光源为真正的数字光源，其色温、亮度等值连续可调，配合专业的色彩管理软件，可随心所欲的对输出画面的各项显示指标进行调整。为多台投影机无缝拼接，实现超大屏幕图像显示应用带来了极大的便利。同时免去了烦琐的维护、调试工作。可充分的满足会议室、演示厅、培训室、多功能厅、开闭幕式、指挥中心等场所的演示需求。
对于公众活动、大礼堂、高级会议室、展览展示、公司大厅、大型舞台表演、开闭幕式等领域的用户来说，在选用高端工程投影机时将目前瞄向具有色域范围广、寿命长、节能环保优势的激光光源投影机，将成势所必然。
由北京中视中科、中国科学院光电研究院及北京UME华星国际影城联合推出的激光影院也已投入商业运营。这家影院启用的激光光源数字电影放映机，合成白色激光功率101.7W，光通量输出12000流明，色域覆盖率为传统显示技术的2倍，并大幅提高了色饱和度和对比度;电功率消耗2450W，只有当今数字电影放映机电耗的1/2;使用寿命长达10000小时，相当于传统放映设备的10倍。
在电影院中使用激光电影放映机，可为影院投资者带来更大的收益比。首先，激光光源的色域更广，色彩更亮丽。传统投影机只能表现自然界中30%左右的人眼可识别色彩，致使另外70%的色彩无法通过传统显示设备让我们感知。当前的2K数字放映机虽然在色彩及分辨率方面已经接近35mm胶片的质量，但还是有不少电影界人士更欣赏胶片所表现出的丰富色彩及过渡。纯色的LED或激光光源是数字成像的理想光源，激光电影放映机能表现自然界中90%以上的人眼可识别色彩，激光电影放映机能给观者还原出一个更完美的五彩斑斓的真实视界，更好的满足电影的播放需求。
其次，激光电影放映机可让投影机真正保持长期高画质。传统投影机会在使用一段时间后随着光源的急剧衰减而使图像变暗变黄(如亮度衰减、色饱和度对比度降低等)，在电影院这些高要求使用场合，即使灯泡仍还在发光，也不得不因此而更换灯泡，造成使用成本居高不下。激光电影放映机所使用的是激光器作为显示光源，其寿命可达10000小时以上，其衰退过程也是缓慢的，使得其输出的画质长期保持高亮度、色饱和度和对比度，画面色彩始终亮丽如新。
其三，众所周知，亮度是影院投影机最重要的技术指标之一，激光光源电影放映机可轻松实现更高的光通量，从而打破传统投影机在这方面寻求突破的技术屏障。目前传统投影机灯泡(氙灯或汞灯)的最高功率可达到6500W-7000W，单机最高可达到33000流明光通量，其灯泡寿命在此条件下最多只能达到500-800小时。而激光光源属于新一代冷光源，不存在发热量过大而使其温度过高的因素，只需通过增加激光器数量，就可以很轻松的将激光投影机单机的光通量达到10000-50000流明以上，且其光源的使用寿命仍然可以达到10000-20000小时以上，使用该技术的影院投影机，可大大降低影院的长期成本，不再有炸灯的风险，并提升影院的档次和性价比。
北京中视中科与北京华星影城合作的全球首次激光光源在日常商业电影放映中参与实际运营，已获得了良好效果，为激光电影放映机进入电影放映领域取得了实质性突破性的进展。让影院用户无需更换灯泡，没有耗材费用支出;耗电明显降低，相比传统数字放映机每台设备每天就可以节省20-30度电;提高放映质量，示范运行期间，画面亮度、对比度及色饱和度始终保持高质量，且保持高度一致性。
改造后可带来更佳的色彩层次
激光光源技术不仅可用在新投影机上，也可利用其成熟的技术或模块对已有的高端投影机或大屏幕工程投影机进行改造，如主要是针对采用传统投影灯泡的高端3DLP投影机进行改造，从而使其实现更经济更长久更靓丽的投影效果，并让正准备换灯的机器不再有换灯的长久隐忧。
其改造过程并不复杂，只需将传统投影机中的灯泡替换成为激光光源，投影设备的表现力便能大幅度提高。激光光源在色域覆盖率、高功率输出、高效率、低能耗、长寿命、低发热以及高可靠性、高安全性方面拥有任何传统灯泡光源所无法比拟的突出优势，将为您带来“人类视觉史上的革命”。
这是因为传统的胶片放映机，通过胶片滤掉光源发出的与成像无关的光，仅让画面需要的色彩光透过而成像，所以需要光源尽可能接近自然光，这样通过胶片过滤后所成的像就会更接近实际色彩。目前的DLP数字电影放映机先将白光分光，过滤出红、绿、蓝三原色光，通过精确控制每个像素红、绿、蓝强弱，采用红、绿、蓝三色分别成像，再叠加合成彩色像的成像方式。这样从原理上来讲数字电影放映机最好需要高纯度的红、绿、蓝三原色光源，红、绿、蓝三原色光越精确，数字放映机的成像单元结构及成像算法就越简单，也越容易实现精确的色彩控制以及更优秀的色彩表现。
对于减色成像的胶片电影放映机，与自然光谱接近的连续光谱氙灯是好的光源，但对于加色成像的数字电影放映机，高纯度的红、绿、蓝三原色光源才是优质光源，目前应用氙灯光源是数字成像技术发展的过渡阶段，从光源角度来讲，氙灯或其他白光灯泡光源不适合目前的数字成像技术，纯色的LED或激光光源才是数字成像的理想光源。在TV及显示器领域，LED光源已经被广泛看好并进入应用，以替代白光灯泡/灯管光源，但LED的功率远远达不到电影放映的要求，激光光源作为投影机或数字电影放映机光源能带来更为理想的色彩表现，利用该光源对传统投影机进行改造，便能起到事半功倍、立竿见影的效果。
例如，在使用普通投影机结合拼接融合技术实现大屏幕显示时，由于灯泡亮度衰减的不确定性以及长时间工作所带来的色温漂移现象，会使得各拼接单元之间产生亮度、色彩的不一致，极大的影响显示效果，同时会带来大量的维护、调试工作。而通过使用激光光源对传统投影机进行改造后，可以方便快捷的对各投影单元的亮度、色温进行调整，并且可以长时间保持稳定一致，保证整体画面的一致性。
再如，“传统的投影机可以通过电路上的处理把灯泡投影机的对比度和亮度提高，但是无法解决颜色层次的问题。尤其是蓝色，被看做是数字成像设备的死穴，一般来说非常死板，没有层次，在我们一般的投影设备中根本无法看到与湛蓝天空相媲美的色彩，激光倒是能够接近这种感受了。所以能够在色彩上呈现巨大的反差，而不仅仅是黑白的巨大反差，这或许是激光光源无所匹敌的根本原因。”（编辑：小刚） 解析激光雷达与激光测距
2009/6/18/09:30 来源：中国激光网
日常生活中人们会经常提到激光这个词，然后对于由激光衍生出的功能和具体的定义却很少为人所知，本文将给大家解析激光雷达与激光测距。
激光测距是通过由传感器（激光雷达)所发出的激光来测定传感器与目标物之间距离的主动遥感技术。该项技术根据探测目标的不同，可分为对空探测和对地探测两类。对空激光测距旨在通过向空中发射激光束并接受由空气中悬浮颗粒所反射的回波来完成对大气物理及化学性质的测定。对地激光测距的主要目标是获取地质、地形、地貌以及土地利用状况等地表信息。按照传感器搭载平台分类，激光测距可分为星载（卫星搭载）、机载（飞机搭载）、车载（汽车搭载）以及定位（定点测量）四大类。
激光测距技术始于二十世纪六十年代，到七八十年代，激光技术已经是电子测距设备中的重要组成部分。LIDAR （Light Detection And Ranging) 通常指机载对地激光测距技术，中文术语常用激光雷达来代指LIDAR。在美国，自上世纪七十年代起，包括美国国航太空总署（NASA）、美国国家海洋大气总署（NOAA）以及美国国防测绘部（DMA）在内的多家机构开始发展LIDAR类的传感器用于海洋及地形的测量。在欧洲，激光测距的相关研究差不多与美国同时起步，不同于美国的是，他们致力于发展卫星平台激光测距雷达系统，更专注机载平台及与之相配的激光雷达系统的开发研究，并取得了相当程度的成功。
到上世纪九十年代，随着机载GPS技术以及便携式计算机系统的发展，LIDAR系统的稳定性及精确度得到了大幅提高，并逐步开始在欧洲投入商业化使用，与之相关的应用性研究也随即率先在欧洲展开。
相对于其他遥感技术，LIDAR的相关研究是一个非常新的领域，不论是在提高LIDAR数据精度及质量方面还是在丰富LIDAR数据应用技术方面的研究都相当活跃。与遥感影像技术不同的是，LIDAR系统可以迅速地获取地表及地表上相应地物（树木、建筑、地表等）的三维地理坐标信息，它的三维特性符合当今数字地球的主流研究需求。
随着LIDAR传感器的不断进步，地表采点密度的逐步提高，单束激光可收回波数目的增多，LIDAR数据将提供更为丰富的地表和地物信息。对LIDAR所采集到的地表三维点集进行过滤、插值、分类、分割等处理，可获取各类高精度的三维数字地面模型，还可对地表地物进行分类识别并实现地表地物如树木、建筑等的三维数字重构，乃至绘制三维森林、三维城市模型，构建虚拟现实。在虚拟现实的基础上进行更为精细的地物分析，可对林地及其单株立木的各项参数进行估计，从而实现精细林业、农业的经营管理；可对城市规划、城市环境及城市气候进行模拟分析，实现对声、光、环境污染状况的评估与控制。 OADR20系列激光测距传感器隆重上市
2009/2/24/09:29 来源：慧聪激光光电子网
20系列激光测距传感器又添新成员——OADR20系列传感器。不锈钢外壳是这款传感器的显著特征。现在，它们首次轻松实现了IP69K防护等级，因此特别适合过程环境中的应用。OADR20传感器的测量范围在30至600mm之间，分辨率高达0.005mm，响应时间仅0.9ms。
产品可以配备点状或线状激光束；由于线状激光束能够监视更大的面积，因此特别适合粗糙表面的距离测量。凭借其智能型内部信号分析，不论待扫描表面的颜色如何，这些传感器都能够提供一个精确的输出信号。简单的两点自学习过程使测量范围与具体应用精确匹配。除外，此功能还能优化分辨率，并根据所需要的测量范围来指定全量程（4－20mA/0－10V）。 光导纤维的通信主要运用激光的高度的相干性，利用其相干性将信息转化为光强信号，然后进一步转换成数字信号．
众所周知，玻璃是一种宁折不挠的硬性材料，它既不耐冲击，又不能拗屈。但把玻璃抽成细丝后，它就会一反常态地变得柔软耐磨，可挠易弯， 还具有不燃烧、耐腐蚀、隔热、吸音、强度大的特点。如经树脂涂层和印染处理，还可作为室内装饰用布。人们又发现，玻璃纤维的细度越细，则柔韧性越好，合股线的强力也就越高。又由于玻璃的透光性能好，还有传递光能的作用，因此，从70年代起，人们就成功地将二氧化硅玻璃纤维用于光通讯技术。这是第一代光导纤维，它是用二氧化硅玻璃纤维做芯线，线外用甲基丙烯酸酯涂膜，以增强光导纤维的机械强度和防止光能散射。通讯的原理是用玻璃纤维接受光讯号、再传导给光调制器、并经光探测器和光接受机，通过接口件转换成电磁讯号。这种光导纤维的重量只有普通电话电缆的千分之一。而且这种通讯方法具有容量大、抗干扰性好、能量衰耗小等特点，但是，这种光导纤维的抽丝和对接难度大，推广应用困难。于是，1964年美国首先研制成功了第二代光导纤维，它采用合成材料做芯线（如用重氢取代氢离子的聚甲基丙烯酸甲酯做芯线），外层涂料用聚乙烯或聚四氟乙烯。也有采用丙烯腈做芯线，用聚苯乙烯做涂料的光导纤维。这种光导纤维的芯线透射率高，涂层折射率低，光能损耗低于20dB，而且加工技术简单，可加工极细的光导纤维，目前应用的细度可达0.005mm以下，可方便地根据需要来加工导线的长度，这样可减少接头的损耗，而且柔软度优于玻璃纤维，便于推广使用。
光导纤维一般以束、缆、板、管等形式使用。制造有机导光纤维的内芯和涂层材料很多，有的在聚甲基丙烯酸甲酯纤维上覆盖一层聚乙烯或其他不同折射率的材料（如聚四氟乙烯），还有的采用聚丙烯腈树脂覆盖腈纶芯丝。
在选择光导纤维的基材时，一般要求芯料的透光率高，而涂层材料要求折射率低，并且要求芯料和涂料的折射率相差越大越好。在热性能方面，要求两种材料的热膨胀系数相接近，若相差较大，则形成的光导纤维产生内应力，使透光率和纤维强度降低。另外，要求两种材料的软化点和高温下的粘度都要相接近，否则，会导致芯料和涂层材料结合不均匀，将会影响到纤维的导光性能。
影响光导纤维使用性能的因素很多，光导纤维的集光能力、透光性、分辨率和对比度是影响光导线传像能力的主要指标。数值孔径用于表示光导纤维集光能力的大小和接收光的多少，而数值孔径的大小直接与光导纤维芯料和涂层的折射率有关，芯料与涂层的折射率相差越大，则集光能力就越强，光导纤维的透光性则与所使用的材料、数值孔径及纤维的几何尺寸有关，并随着纤维长度的增加而很快地下降。图像的清晰程度是由分辨率决定的， 而分辨率与光导纤维的直径成反比，因此光导纤维的直径尽可能地细。影响光导纤维对比度的因素主要有纤维的集光能力、透光能力、分辨能力和涂层的厚度。但涂层厚薄的程度宜适中，涂层厚度太厚会产生光的相互干扰，太薄则会漏光。
采用光导纤维进行通讯，不仅能节省大量的金属资源，而且使用寿命长，结构紧凑，体积小，性能比电缆好得多，具有容量大、抗干扰性好、能量衰耗小，传送距离远、重量轻、绝缘性能好、保密性强、成本低等特点。就容量而言，是非常惊人的，一根直径只有千分之一的光导纤维，可以同时传递32000对电话。如果采用激光通讯，一条光电缆能同时接通100亿条电话线路和1000万套电视通讯，可供全世界每人2 部电话使用。而且光导纤维通讯的频率范围宽、传递的音质好，图像清晰、色彩逼真。同时，由于光导纤维通讯的光能频率高，具有极好的抗干扰性，特别是使用激光光源时更为突出，把抗干扰性又提高了一步。光能在光导纤维中屏蔽传导、不易泄露、不易被截获、具有良好地保密性。更不受空间各种频率电磁波的干扰，也不会受到风、雨、雷、电的影响，是真正的全天候式安全通讯技术。
光导纤维的特性决定了其广阔的应用领域。由光导纤维制成的各种光导线、光导杆和光导纤维面板等，广泛地应用在工业、国防、交通、通讯、医学和宇航等领域。
光导纤维最广泛的应用在通信领域，即光导纤维通信。自20世纪60年代以来，由于在光源和光纤方面取得了重大的突破，使光通信获得异常迅速的发展。作为光源的激光方向性强、频率高，是进行光通信的理想光源；光波频带宽，与电波通信相比，能提供更多的通信通路，可满足大容量通信系统的要求。因此，光纤通信与卫星通信一并成为通信领域里最活跃的两种通信方式。
在医学上，光导纤维可以用于食道、直肠、膀胱、子宫、胃等深部探查内窥镜（胃镜、血管镜等）的光学元件和不必切开皮肉直接插入身体内部，切除癌瘤组织的外科手术激光刀，即由光导纤维将激光传递至手术部位。
在照明和光能传送方面，利用光导纤维进短距离可以实现一个光源多点照明，光缆照明，可利用塑料光纤光缆传输太阳光作为水下、地下照明。由于光导纤维柔软易弯曲变形，可做成任何形状，以及耗电少、光质稳定、光泽柔和、色彩广泛，是未来的最佳灯具，如与太阳能的利用结合起来将成为最经济实用的光源。今后的高层建筑、礼堂、宾馆、医院 、娱乐场所、甚至家庭依据都可直接使用光导纤维制成的天花板或墙壁，以及彩织光导纤维字画等，也可用于道路、公共设施的路灯、广场的照明和商店橱窗的广告。此外，还可用于易燃、易爆、潮湿和腐蚀性强的环境中不宜架设输电线及电气照明的地方作为安全光源。
在国防军事上，光导纤维也有广泛的应用，可以用光导纤维来制成纤维光学潜望镜，装备在潜艇、坦克和飞机上 (1)光纤通讯—信息高速公路
激光是进行光纤通信的理想光源。 光缆的直径不到 0．1毫米，然而在这种小小的信息通道上，从理论上讲，同时能传送100亿路的电话，100万路高质量的电视节目，且不受电磁干扰，信息损失也极小。而目前一对直径为0．65毫米的铜线仅能同时提供24路电话，一条直径为76．2毫米包括22个铜轴管的铜轴电缆，也只能同时传送4万路电话或23个电视频道的节目，同时利用铜或其他金属导线，将会占据很大的空间，而且价格高，还会受电磁的干扰。
光导纤维的原料就是我们常见的石英。 1公斤高纯度的石英玻璃可以拉制出成千上万公里的光导纤维，要制造100公里的1800路电话的铜轴电缆则需要耗铜12吨、铅50吨，光缆的直径仅是铜轴电缆的1／50—1／250，其重量仅为后者的百分之一。由于体积小，重量轻，可沿电缆同孔铺设，节省了管道建设费用，长途干线用光缆代替电缆，可节省30％的费用。在宇航和军事航空上更可大显身手，被称为材料科学的神通。
(2)医用内窥镜
光导纤维可以用于食道、直肠、膀胱、子宫、胃等深部探查内窥镜（胃镜、血管镜等）的光学元件和不必切开皮肉直接插入身体内部，切除癌瘤组织的外科手术激光刀，即由光导纤维将激光传递至手术部位。
(3)照明和光能传送
利用光导纤维可以实现一个光源多点照明，光缆照明，可利用塑料光纤光缆传输太阳光作为水下、地下照明。由于光导纤维柔软易弯曲变形，可做成任何形状，以及耗电少、光质稳定、光泽柔和、色彩广泛，是未来的最佳灯具，如与太阳能的利用结合起来将成为最经济实用的光源。今后的高层建筑、礼堂、宾馆、医院 、娱乐场所、甚至家庭都可直接使用光导纤维制成的天花板或墙壁，以及彩织光导纤维字画等，也可用于道路、公共设施的路灯、广场的照明和商店橱窗的广告。此外，还可用于易燃、易爆、潮湿和腐蚀性强的环境中不宜架设输电线及电气照明的地方作为安全光源。
(4)光纤服装
法国一公司首创了光纤喷砂打磨技术。用该方法处理后，可使激光沿着光导纤维束传播而不受其包裹在外层的有反光作用的护套的影响。用这种光导纤维束织成的布料可通过发光传递信息。这些信号在黑暗里或浓烟密布中，可起到很大的救生作用。若用光导纤维织物制作带传感器的消防服，则其上的传感器装置可探测出化学危害并通过发光显示，以警示附近其他人员。若特种部队穿上这种面料制成的迷彩服，真成了 “变色龙”。 世界上第一台激光器诞生于1960年，我国于1961年研制出第一台激光器，40多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域，比如光电技术，激光医疗与光子生物学，激光加工技术，激光检测与计量技术，激光全息技术，激光光谱分析技术，非线性光学，超快激光学，激光化学，量子光学，激光雷达，激光制导，激光分离同位素，激光可控核聚变，激光武器等等。这些交叉技术与新的学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。
一、激光技术应用简介
激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源，识别物体等的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为：
1.激光加工系统。包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。
2.激光加工工艺。包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺。
激光焊接：汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半导体泵浦激光器。
激光切割：汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。
激光打标：在各种材料和几乎所有行业均得到广泛应用，目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。
激光打孔：激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光打孔的迅速发展，主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。国内目前比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及钟表和仪表的宝石轴承、飞机叶片、多层印刷线路板等行业的生产中。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主，也有一些准分子激光器、同位素激光器和半导体泵浦激光器。
激光热处理：在汽车工业中应用广泛，如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理，同时在航空航天、机床行业和其它机械行业也应用广泛。我国的激光热处理应用远比国外广泛得多。目前使用的激光器多以YAG激光器，CO2激光器为主。
激光快速成型：将激光加工技术和计算机数控技术及柔性制造技术相结合而形成。多用于模具和模型行业。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主。
激光涂敷：在航空航天、模具及机电行业应用广泛。目前使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器为主。
二、激光加工技术及产业发展研究开发的重点
目前激光加工技术及产业发展研究开发的重点可归纳为：
(1)新一代工业激光器研究，目前处在技术上的更新时期，其标志是二极管泵浦全固态激光器的发展及应用。
(2)激光微细加工的应用研究。
(3)激光加工用大功率CO2和固体激光器及准分子激光器的机型研究，开发和研制专用配套的激光加工机床，提高激光器产品在生产线上稳定运行的周期。
(4)加工系统智能化，系统集成不仅是加工本身，而是带有实时检测、反馈处理，随着专家系统的建立，加工系统智能化已成为必然的发展趋势。
(5)建立激光加工设备参数的检测手段，并进行方法研究。
(6)激光切割技术研究。对现有的激光切割系统进行二次开发和产业化，提供性能好、价格便宜的2-3轴数控CO2切割机，并开展相应的切割工艺的研究，使该工艺广泛用于材料加工、汽车、航天及造船等领域。为此应着重在激光器外围装置，如：导光系统、过程监测和控制、喷咀、浮动装置的设计和研制以及CAD/CAM等方面开展工作。
(7)激光焊接技术研究。开展激光焊接工艺及材料、焊接工艺对设备要求及焊接过程参数监测和控制技术研究，从而掌握普通钢材、有色金属及特殊钢材的焊接工艺。
(8)激光表面处理技术研究。开展CAD/CAM技术、激光表面处理工艺、材料性能及激光表面处理工艺参数监测和控制研究，使激光表面处理工艺能较大幅度地应用于生产。
(9)激光加工光束质量及加工外围装置研究。研究各种激光加工工艺对激光光束的质量要求、激光光束和加工质量监控技术，光学系统及加工头设计和研制。
(10)开展激光加工工艺技术研究，重点是材料表面改性和热处理方面的研究和推广应用；开展激光快速成形技术的应用研究，拓宽激光应用领域。
三、激光技术是光电技术及产业的基础，将取代和推动传统电子信息产业
21世纪知识经济占主导地位，大力发展高新技术是迎接知识经济时代到来的必然选择。目前全球业界公认的发展最快的、应用日趋广泛的最重要的高新技术就是光电技术，他必将成为21世纪的支柱产业。而在光电技术中，其基础技术之一就是激光技术。科学界预测，到2005年，光电产业的产值将达到电子产业产值水平，到2010年，以光电信息技术为主导的信息产业将形成5万亿美元的产业规模，到2010年至2015年，光电产业可能会取代传统电子产业。光电技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命和进步。
21世纪的激光技术与产业的发展将支撑并推进高速、宽带、海量的光通信以及网络通信，并将引发一场照明技术革命，小巧、可靠、寿命长、节能半导体(LED)将主导市场，此外将推出品种繁多的光电子消费类产品 (如VCD、D VD、数码相机、新型彩电、掌上电脑电子产品、智能手机、手持音响播放设备、摄影、投影和成像、办公自动化光电设备如激光打印、传真和复印等)以及新型的信息显示技术产品(如CRT、LCD及PDP、 FED、OEL平板显示器等 )并进入人们的日常生活中。激光产品已成为现代武器的"眼睛"和"神经"，光电子军事装备将改变21世纪战争的格局。
在未来推动光电产业快速发展的进程中，激光技术与其他技术应用领域的结合有以下方面：
1.激光化学：传统的化学过程，一般是把反应物混合在一起，然后往往需要加热 (或者还要加压)。加热的缺点，在于分子因增加能量而产生不规则运动，这种运动破坏原有的化学键，结合成新的键，而这些不规则运动破坏或产生的键，会阻碍预期的化学反应的进行。
但是如果用激光来指挥化学反应，不仅能克服上述不规则运动，而且还能获得更大的好处。这是因为激光携带着高度集中而均匀的能量，可精确地打在分子的键上，比如利用不同波长的紫外激光，打在硫化氢等分子上，改变两激光束的相位差，则控制了该分子的断裂过程。也可利用改变激光脉冲波形的方法，十分精确和有效地把能量打在分子身上， 触发某种预期的反应。
激光化学的应用非常广泛。制药工业是第一个得益的领域。应用激光化学技术，不仅能加速药物的合成，而又可把不需要的副产品剔在一旁，使得某些药物变得更安全可靠，价格也可降低一些。又如，利用激光控制半导体，就可改进新的光学开关，从而改进电脑和通信系统。激光化学虽然尚处于起步阶段，但其前景十分光明。
2.激光医疗：激光在医学上的应用分为两大类：激光诊断与激光治疗，前者是以激光作为信息载体，后者则以激光作为能量载体。多年来，激光技术已成为临床治疗的有效手段，也成为发展医学诊断的关键技术。它解决了医学中的许多难题，为医学的发展做出了贡献。现在，在基础研究、新技术开发以及新设备研制和生产等诸多方面都保持持续的、强劲的发展势头。
当前激光医学的出色应用研究主要表现在以下方面：光动力疗法治癌；激光治疗心血管疾病；准分子激光角膜成形术；激光治疗前列腺良性增生；激光美容术；激光纤维内窥镜手术；激光腹腔镜手术；激光胸腔镜手术；激光关节镜手术；激光碎石术；激光外科手术；激光在吻合术上的应用；激光在口腔、颌面外科及牙科方面的应用；弱激光疗法等。
激光医疗近期研究重点包括：
(1)研究激光与生物组织间的作用关系，特别是在诸多有效疗法中已获得重要应用的激光与生物组织间的作用关系；研究不同激光参数( 包括波长、功率密度、能量密度与运转方式等)对不同生物组织、人体器官组织及病变组织的作用关系，取得系统的数据；
(2)研究弱激光的细胞生物学效应及其作用机制，包括；弱激光与细胞生物学现象(基因调控和细胞凋亡) 的关系、弱激光镇痛的分子生物学机制以及弱激光与细胞免疫(抗菌、抗毒素、抗病毒等)的关系及其机制；
(3)深入开展有关光动力疗法机制、激光介入治疗、激光心血管成形术与心肌血管重建机制的研究，积极开拓其他新的激光医疗技术。
(4)对医学光子技术中重要的、新颖的光子器件和仪器设置进行开发性研究，例如：研制医用半导体激光系统、角膜成形与血管成形用准分子激光设备、激光美容(换皮去皱、植发)设备或其他新激光设备，开拓新工作波段的医用激光系统以及开发Ho：YAG及Er：YAG激光手术刀等。
3.超快超强激光：超快超强激光主要以飞秒激光的研究与应用为主，作为一种独特的科学研究的工具和手段，飞秒激光的主要应用可以概括为三个方面，即飞秒激光在超快领域内的应用、在超强领域内的应用和在超微细加工中的应用。
飞秒激光在超快现象研究领域中所起到的是一种快速过程诊断的作用。飞秒激光尤如一个极为精细的时钟和一架超高速的"相机"可以将自然界中特别是原子、分子水平上的一些快速过程分析、记录下来。
飞秒激光在超强领域中的应用(又称为强场物理)归因于具有一定能量的飞秒脉冲的峰值功率和光强可以非常之高。这样的强光所对应的电磁场会远大于原子中的库仑场，从而很容易地将原子中的电子统统剥落出去。因此，飞秒激光是研究原子，分子体系高阶非线性、多光子过程的重要工具。与飞秒激光相应的能量密度只有在核爆炸中才可能存在。 飞秒强光可以用来产生相干X射线和其它极短波长的光，可以用于受控核聚变的研究。
飞秒激光用于超微细加工是飞秒激光用于超快现象研究和超强现象研究之外的又一个飞秒激光技术的重要的应用研究领域。这一应用是近几年才开始发展起来的，目前已有了不少重要的进展。与飞秒超快和飞秒超强研究有所不同的是飞秒激光超微细加工与先进的制造技术紧密相关，对某些关键工业生产技术的发展可以起到更直接的推动作用。飞秒激光超微细加工是当今世界激光、光电子行业中的一个极为引人注目的前沿研究方向。
4.新型激光器研究：激光测距仪是激光在军事上应用的起点，将其应用到火炮系统，大大提高了火炮射击精度。激光雷达相比于无线电雷达，由于激光发散角小，方向性好，因此其测量精度大幅度提高。由于同样的原因，激光雷达不存在"盲区"，因此尤其适宜于对导弹初始阶段的跟踪测量。但由于大气的影响，激光雷达并不适宜在大范围内搜索，还只能作为无线电雷达的有力补足。还有精确的激光制导导弹，以及模拟战场上使用的激光武器技术运用。在激光实战演习的战场上，酷似实际战争场面。
激光武器的优点；无需进行弹道计算；无后坐力；操作简便，机动灵活，使用范围广；无放射性污染，效费比高。
激光武器的分类：不同功率密度，不同输出波形，不同波长的激光，在与不同目标材料相互作用时，会产生不同的杀伤破坏效应。激光器的种类繁多，名称各异。按工作介质区分，目前有固体激光器、液体激光器和分子型、离子型、准分子型的气体激光器等。按其发射位置可分为天基、陆基、舰载、车载和机载等类型，按其用途还可分为战术型和战 略型两类，即战术激光武器和战略激光武器。 多波长锁模激光器为波分复用（WDM）光纤通信网络系统提供了光学梳状滤波功能,其信道间的间隙距离范围宽达100～3.125GHz,从而大大减少了网络通信系统中过去对半导体激光器的大量需求,进一步简化了现有WDM光纤通信网络的复杂性,扩大了应用范围,降低了系统应用的成本,提高了系统的可靠性。
前言
---目前广泛使用的光纤通信系统,包括都市网络系统、局域网络系统和使用光纤传输信号的各种设备系统等都需要使用大量的半导体分布反馈激光器作发射光源,这增加了网络和系统的复杂性和成本。随着都市光纤通信网络、各种局域网和光纤信号传输设备仪器的广泛使用,这一问题就更加明显。模式锁定激光器是时域应用方面产生短脉冲的工具,包括要求C波段可调的重复频率通信应用,这种锁模激光器还可在波分复用光纤通信网络中用作多波段光源。由于这种半导体可调多波段激光器能提供光学梳状滤波功能,且信道间隔范围极宽：100～3.125GHz,因而可大量地减少目前WDM网络系统中所用的普通分布反馈半导体激光器光源,大大地简化WDM网络系统。由于目前的WDM网络系统是在按国际通信联盟（ITU）栅格上的精确位置采用多波段建立的,因而对系统建立的空间限制成本和性能都提出了很高的要求。而模式锁定半导体激光器能产生脉冲重复频率精确分开的高质量信道梳,只要用一个这种锁模半导体激光器便可代替许多个目前在WDM网络系统中所使用的分布反馈激光器。这种激光器使目前WDM网络系统有可能实现用单光源取代多光源的简化方案,这不仅简化了WDM通信网络系统,而且对降低系统成本十分有利,进而把WDM通信网络的应用从都市网络、接入接出网络、测量和测试设备与便携式野外测试设备等的应用扩展到新的应用领域,如超连续谱的产生、频率测量、超精细的分布WDM等,还可从激光光谱与时间特性获得许多有益的应用。
激光器的模式锁定工作
---时域应用中的锁模激光器输出功率是一种连续系列的品质脉冲,图1示出的是一个铒玻璃锁模激光器的输出光脉冲频率,其工作波长为1535nm,重复频率为25GHz,周期为40ps,脉冲宽度约为4ps。一般说来,激光器的频率模式由一个C/2L的无光谱区分隔开,这里的L表示激光器的腔长,激光器的工作常常是多模的,其模式随时间的变化是随机性的。显然,这种变化会引起激光器的输出光强度发生随机性的起伏变化,从而导致模式间的相互干涉和模式竞争,这会降低激光器输出的稳定性和相干性能,因为一个稳定和相干工作的连续波激光器通常只以一个激射模式工作。
---这种模式锁住是靠强加模式相位,保持模式彼此间的恒定值的方式产生稳定和相干脉冲激光。因此,这些模式都是相干密合的。基模锁住导致出现一种周期系列的光脉冲,其周期为无光谱区距离的倒数。这种脉冲周期就是2个连续到达腔体端面反射镜面脉冲间的间隔。而模式的频率间隔和脉冲重复频率间存在着一种固体的关系。换言之,这种定时脉冲梳的傅里叶变换是一种频率或波长梳,这种能力正是使锁模激光器能够作为多波段激光光源的关键因素。
---当以等于间模频率间隔的频率对激光器的损耗加以调制时产生锁模工作。要对此现象进行解释一种途径是设想在激光器腔体内有一个只在短间隔时间内周期打开的光阀。这种激光器只能在该脉冲精确地与打开光阀的时间重合时才工作。在该腔体工作的脉冲要求其工作模式应是锁相的,当模式相位趋于偏离其理想的锁模值时,光阀将会对随脉冲增强的强度尾随脉冲进行修正。因此,腔内的快光阀具有连续修复锁模条件的作用。由于这种锁模激光器以脉冲重复频率工作,其所需脉冲宽度要比机械阀门能提供的性能好得多。实现模式锁定对激光器腔体内的损耗加以调制的途径有两种：一是有源调制,另一种是无源调制途径。
● 有源调制锁模：采用有源调制方式实现锁模的激光器,通常是使用电光调制器来达到这一目的,而电光调制器由腔体重复频率射频信号驱动工作。
● 无源调制锁模：这种实现锁模工作的方式是采用叫做可饱和吸收的器件自然地把模式与快速响应时间锁定,而不是采用外部驱动信号的方式来实现锁模。
---按照通信波长使用的锁模激光器中有光纤激光器、半导体激光器和铒玻璃激光器。
● 光纤锁模激光器：这是一种有源调制锁模光源,是以最终的重复频率谐波方式实现锁模的。因为这种激光器的腔体长,需要一条长的光纤以便获得足够的增益,在体积上比较大,在结构上较为复杂,这是其不足之处,其优点在于对参数的校准比较灵活,器件输出功率大。
● 半导体锁模激光器：这种激光器实现锁模工作也是采用有源调制方式,这种光源的优点是体积小,但输出功率较小,稳定性差些。目前这种技术仍是处于实验室发展阶段。
● 铒玻璃锁模激光器：这是一种采用无源调制方式实现锁模的光源。这种激光器的结构简单,能获得高的性能,图2示出了25GHz的铒玻璃锁模激光器的组成结构,其腔体由增益玻璃、激光反射镜、可饱和吸收器和可调滤波器组成。这种激光器的腔体短,25GHz激光器的腔长约为6mm,体积小,输出功率大。这种无源锁模激光器是把980nm的CW泵浦激光器输出的光聚焦进入腔体,然后再以腔体内激射1550nm的ps脉冲,因而无需再输入别的所需信号。
---这种铒玻璃激光器利用的是掺铒光纤放大器产品使用的成熟元器件,采用的是光学泵浦方式,泵浦是工业标准的980nm激光二极管。这种半导体激光二极管泵浦源坚实,输出功率高,工作又稳定,同时价格也便宜。目前覆盖整个C波段的多波段激光器的平均输出功率为10dBm。这种器件有一个与反射衬底合在一起的可饱和吸收器,形成一个半导体可饱和吸收反射镜,其反射特性随光强度的增强而增强。它是一个超快速光开关,其作用就像一个产生锁模光谱的腔内阀门,具有以极高的光流通特性在极短的时间内把所有的激射光子都聚集在腔内的作用。这种反射镜响应时间极短,对脉冲形成的响应时间为毫微微秒级,对激光器初始自起动的响应时间为微微秒级,这种反射镜元件是采用最基本的半导体技术制作的。铒玻璃激光器的谱段是可调的,覆盖了整个C波段区,因此,可设置成一个波长梳子覆盖1530～1565nm光谱区的任何一段栅格信道。将信号锁在国际通信联盟栅格上需要有一个多波段梳按频率漂移,以便精确地与已知的参照栅格重合,然后实现锁定。所需最大的频率漂移就是梳子间隔,等于锁模激光器的无光谱区。这种激光器的一个无光谱区漂移需要一个波段时间的腔长变化,即1.5μm,滤出梳子边缘的一个信道,然后可校准反射镜腔实现ITU栅格的锁定。
多波段锁模激光器简化了WDM网络系统
---随着对波分复用（WDM）系统应用日益增长的需求,要求系统的尺寸、功耗、复杂性、可靠性和成本方面必须要有很强的竞争性。由于城市空间的拥挤,可用空间限制要求是个突出的因素,这也要求系统尽量地简化,从而缩小系统尺寸,减少占用空间,降低系统使用功耗,提高系统的可靠性,特别引人注目的是要在成本方面明显降低,多波段锁模激光器平台有效地简化了WDM系统,符合上述的要求。
---1.WDM信道的产生
---把铒玻璃多波段激光器与另一个在通信系统中使用的元件组合起来就可形
---成一个多信道WDM光源,如图3所示。把激光器与一个动态增益均衡器和一个掺铒光纤放大器连接起来就产生出一个平坦的32信道分布的WDM波段梳,其信道线宽为1MHz。该图中是把25GHz梳状产生的激光器调到1535nm的中心波长上,平均功率为12dBm。该器件输出频谱中心内模式的光信噪比典型值大于60dB。众多锁模随着功率和信噪比的降低从频谱中心向每一个方向扩展。因此,多波段激光器的可用信道数可利用现有WDM光源可兼容的信噪比要求条件来确定。
---由于激光器是基横模锁定,因而信道之间无任何侧模出现,但典型的分布反馈激光器的侧模抑制比率可用作多波段激光器信噪比要求的门限值,WDM激光器光源的典型抑制比率为35dB左右。在多波段频谱中,多于32个模式时比值大于35dB,因此,这种测试过程要用32个信道。
---2.梳状滤波功能
---在多波段激光器构成平台中使用这种动态增益均值器的目的是实现多信道梳状平坦滤波,使所期望的梳状带宽外侧的模式急速衰减,掺铒光纤放大器占用与WDM应用相应的功率电平信道,在本文该例中信道功率电平显示高达10dBm。同时还可设置均值器的分布图计算出放大器的增益分布,这就容许优化信道计算,信噪比和功率系统、用于获取密集波分复用（DWDM）频谱的光谱分析仪分辨率为0.01nm。该例中的增益均值器是具有足够高的分辨率,分辨整个C波段的信道间隔。该器件起作一种可寻址衍射光栅的作用,有一长排为数众多的单独分开的微机电系统窄条。
---相应的功率精度和光谱功率波动为±1dB,动态范围大于15dB,该测试设备有一个标准的掺铒光纤放大器,其标准的输出功率为27dBm。
---除了提供一个测试WDM元件的平台而外,这种锁模激光器光源还可用于显示超连续谱的产生,用随色散分布减少而降低的高非线性光纤把多波段梳加以扩展使之能覆盖到300nm的光波段。这种高峰值功率的P秒脉冲与非线性光纤相干涉产生超连续谱,25GHz铒玻璃激光器发射的光脉冲与超连续谱产生的要求极为勿合,非常适用。
广阔的应用潜力
---锁模激光器的上述能力通过分配的WDM产生1000以上的高质量光载波信号能开拓出许多新的应用,从而使光时分复用和WDM应用的多波段短脉冲的实现成为可能,产生频率测量用的精确光频栅格。
---另一种先进的应用是超精细分配WDM系统应用,这种应用能以密度高达3.125GHz的间隔信道实现较慢的数据速率传输。这种较慢的数据速率间化了电路,避免了附加的时分复用,消除了高速信号,特别是40GHz信号传输时所遇到的严重色散问题,多波段激光器光源特别适用于这一应用,因为这种激光器能产生许多单光源信道,其信道密度极高。事实上使用这种多波段激光器平台能从根本上解决目前和近期遇到的诸多实际问题。WDM系统必须适应环境条件提出的日益增多的要求,在成本、尺寸、功耗和复杂性等方面都必须不断地得到明显改善,显然多波段激光器能满足这一系列要求。
结论
---随着都市局域网络的发展和日益增加的应用,对WDM通信网络系统提出越来越严格的要求。多波段锁模激光器能为WDM通信网络系统提供光学梳状滤波功能,其信道间隔距离极宽,达100～3.125GHz,大大地减少了所需的大量光源数量,简化了通信系统的结构,降低了功耗,提高了系统的可靠性,使系统成本大大地降低。这一系列好处将使WDM开拓更多的新应用领域。 863计划的领域与主题
（一）生物技术领域
优质、高产、抗逆的动植物新品种主题(101)
基因工程药物、疫苗和基因治疗主题(102)
蛋白质工程主题(103)
（二）航天技术领域（两个主题）
航天技术研究发展性能先进的大型运载火箭提高我国航天发射商业服务能力继续 进行为和平目的空间科技的研究与开发。
（三）信息技术领域
智能计算机系统主题(306)
光电子器件和光电子、微电子系统集成技术主题(307)
信息获取与处理技术主题(308)
通信技术主题(309)
（四）激光技术领域（三个主题）
激光技术研究高性能和高质量的激光技术把成果应用于生产带动脉冲功率技术、 等离子体技术、新材料及激光光谱学等技术科学的发展。
（五）自动化技术领域
计算机集成制造系统主题（CIMS）(511)
智能机器人主题(512)
（六）能源技术领域
燃煤磁流体发电技术主题(613)
先进核反应堆技术主题(614)
（七）新材料领域
高技术新材料和现代科学技术主题(715)
（八）海洋技术领域
海洋探测与监视技术主题(818)
海洋资源开发技术主题(819)
海洋生物技术主题(820)
（九）专项
水稻基因图谱
航空遥感实时传输系统
HJD－04E型大型数字程控交换机关键技术
超导技术
高技术新概念新构思探索
§1.2.2、863计划“八五”期间23项重大项目
1、 重大关键技术项目
1、两系法杂交水稻技术
2、抗虫棉花转基因植物
3、恶性肿瘤等疾病的基因治疗技术
4、大规模并行计算
5、光纤放大器及泵源
6、2.16米红外自适应光纤传输系统
7、2.4GB/S SDH高技术光纤传输系统
8、航空遥感实时成象传输处理系统
9、基于STEP的CAD/CAPP/CAM
10、6000米水下自治机器人
11、10MW高温气冷实验堆
12、双层浑光离子渗金属技术
13、金钢石膜制备技术及应用
2、 重大成果转化项目
1、基因工程多肽药物
2、两系法杂交水稻的示种示范
3、曙光计算机
4、大功率激光器及其应用
5、企业的CIMS推广计划
6、机器人自动化示范工程
7、高性能低温烧结多层陶瓷电容器
8、氢镍电池及其相关材料
§1.2.3、863计划九五期间27项重大项目
1、两系法杂交水稻
2、抗虫棉花等转基因植物
3、生物技术药物
4、重大疾病相关基因的研究
5、恶性肿瘤等疾病的基因治疗
6、动物乳腺生物反应器
7、超级服务器的研究与开发
8、国产服务器应用系统
9、Internet/Intranet应用软件开发平台及其示范工程
10、量子阱DFB激光器实用化目标产品
11、实用型模块化成像光谱仪系统研制
12、码分多址（CDMA）蜂窝移动通信系统开发
13、8×2.5 Gb/s SDH波分复用实验系统
14、计算机集成制造系统（CIMS）推广应用
15、10MW高温气冷实验堆
16、快中子实验堆(中国实验快堆)
17、镍氢电池产业化开发
18、高性能片式电子元件及材料
19、LED外延材料
20、人工晶体及全固态激光器
21、有机光导鼓
22、高档稀土永磁铷铁硼及其应用
23、金刚石膜及其应用
24、光盘级聚碳酸盐
25、海洋环境立体监测系统技术和示范试验
26、海水养殖动物的多倍体育种育苗和性控技术
27、莺琼大气区勘探关键技术
§1.2.4 、863计划的基地建设
（一）八六三计划资助建设的研究开发基地
基因工程疫苗联合开发中心
基因工程药物联合开发中心
国家智能计算机系统研究开发中心
国家光电子工艺中心
国家CIMS工程研究中心
国家储能材料研究开发中心
微组装中试线
（二）八六三计划资助建设的重点实验室
基因图谱实验室
大规模集成电路设计实验室
CIMS设计自动化工程实验室
CIMS工艺设计自动化工程实验室
CIMS柔性制造工程实验室
CIMS网络与数据库工程实验室
CIMS管理与决策信息工程实验室
CIMS重量系统工程实验室
CIMS系统技术工程实验室
人工智能在机器人中应用实验室
智能机器人礼觉实验室
智能机器人控制理论与方法研究实验室
智能机器人机构研究实验室
机器人装配系统实验室 小平同志的这个批示，是一个具有深远意义的伟大决策，从此，中国的高技术研究发展进入了一个新阶段，为了使这一计划切实可行，将风险减少到最低限度，在此后的半年时间里，**中央、国务院组织200多位专家，研究部署高技术发展的战略，经过三轮极为严格的科学和技术论证后，**中央、国务院批准了《高技术研究发展计划（“863”计划）纲要》。
我国是一个发展中国家，从国情出发，我国在较长时期内，还没有条件投入大量人力、物力、财力，去全面大规模地发展高技术，不可能也没有必要在世界范围内同发达国家开展争夺高技术优势的全面竞争．因此，863计划从世界高技术发展趋势和中国的需要与实际可能出发，坚持”有限目标，突出重点”的方针，选择生物技术、航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、能源技术和新材料7个领域15个主题作为我国高技术研究与开发的重点、组织一部分精干的科技力量，希望通过15年的努力，力争达到下列目标： 伟大的谋略,伟大的规划...................目前看2010年是战略新型产业的起点.........................
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