美國(guó)Arete 機(jī)構(gòu)研制了一種最新的、高分辨率的條紋管成像激光雷達(dá)STIL， 使上述情況得到改善。STIL 技術(shù)應(yīng)用極短的脈沖， 這種系統(tǒng)即便在散射率很高的媒質(zhì)也能給出相當(dāng)精確的測(cè)量精度。條紋管比較低的背景噪聲和暗電流噪聲使每一像素的滯留時(shí)間很短(≤1ns)， 這樣就克服了僅靠擴(kuò)大CCD陣列的尺寸和幀頻率來提高成像像元素和幀頻速率的限制。條紋管通過靜電掃描獲得不同的距離信號(hào)， 并被CCD 陣列捕捉成像。STIL 系統(tǒng)有很廣的應(yīng)用領(lǐng)域， 如醫(yī)療成像、電光鑒別、高分辨率的海洋攝像、空中監(jiān)控， 等等。90年代末， 美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室與Arete 合作， 將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別的巡航導(dǎo)彈上， 條紋管能利用激光的高重復(fù)頻率(10 -20KHz)， 使得CCD 陣列上每一單元堆積較多的脈沖數(shù)， 并以不太高的幀頻(150Hz)讀出信噪比改善的像信號(hào)， 這就不需要激光器具有太高的能量， 從而壓縮了激光器的尺寸， 減少了重量， 降低了成本。其性能參數(shù)可達(dá)到如下數(shù)據(jù):視場(chǎng)角47 .6°， 像元數(shù)256 *1024 ， 平均功率10W ，脈寬8ns ， 重復(fù)頻率20KHz ， 距離分辨率約15cm ， 作用距離能達(dá)到1 -2km。同時(shí)，Arete 正在研制一種新的運(yùn)算規(guī)則， 它被用于紅外探測(cè)器來探測(cè)和跟蹤貼海面飛行的亞音速巡航導(dǎo)彈， 這種探測(cè)器能夠監(jiān)控導(dǎo)彈位置和速度的變化， 能最大化地提探測(cè)概率，極大地降低虛警概率。 

這里的線性調(diào)制脈沖信號(hào)是一個(gè)簡(jiǎn)單的正弦波， 它的頻率在經(jīng)過周期T 后增加ΔF ， 然后又返回到原來的頻率值。距離分辨率ΔR =c/(2ΔF);fif =ΔF(τ/T)， τ=2(D/c)， D 為目標(biāo)到探測(cè)器的距離， 因此， fif =2ΔF(D/cT)， 可以看出fif正比與目標(biāo)到探測(cè)器的距離;通過對(duì)fif傅立葉變化可以得到我們所需要的距離信息。將這種技術(shù)應(yīng)用到調(diào)制頻率為1 -2GHz ， 輸出功率為4W 的半導(dǎo)體激光雷達(dá)上， 距離分辨率小于0 .3m， 作用距離可達(dá)幾千米。

2.3.二極管泵浦固體成像激光雷達(dá)

二極管泵浦固體激光器(DPL)的發(fā)展， 給固體激光雷達(dá)技術(shù)注入了新的活力。二極管泵浦固體激光器大大提高了效率和重復(fù)頻率， 克服了熱效應(yīng)等缺點(diǎn)， 實(shí)現(xiàn)單模穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)、高穩(wěn)頻、高功率、高效率和高光束質(zhì)量， 并使器件向小型化發(fā)展。正是由于二極管泵浦固體激光器本身的優(yōu)點(diǎn)和近幾年來固體激光技術(shù)的重大突破， 固體激光雷達(dá)在成像、遠(yuǎn)程目標(biāo)跟蹤和識(shí)別等領(lǐng)域呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿�。美�?guó)率先進(jìn)行了二極管泵浦固體激光制導(dǎo)技術(shù)的研究。20世紀(jì)90 年代初期， 美國(guó)Hercules 防御中心成功研制一臺(tái)用于戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視的1 .32um 固體激光成像雷達(dá)，采用光柵掃描成距離像、InGaAs 雪崩二極管探測(cè)器，最大距離為2km ， 距離分辨率為0 .25m。與此同時(shí)，美國(guó)Fibertek 公司研制用于直升機(jī)防撞的樣機(jī)， 激光波長(zhǎng)為1 .54um， 脈沖重復(fù)頻率為15kHz ， 脈沖能量為100uJ ， 脈沖寬度為5ns ， 掃描方式采用圓周平移掃描， 已在直升機(jī)上進(jìn)行了兩次試驗(yàn)。最近美國(guó)Intevac 公司開發(fā)一種距離選通激光照明二維成像系統(tǒng)， 它工作在對(duì)人眼無害的新波段。該系統(tǒng)采用傳輸電子光電陰極(TEPhotocathode)， 工作波段為1500 -1600nm 。采用激光脈沖照射目標(biāo)區(qū)域(FLIR 或SAR 確定的目標(biāo))， 可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離偵察。LIVAR 采用閃光燈泵浦，OPO 移相Nd∶YAG 激光器， 能量為6mJ ， 波長(zhǎng)為1570nm， 重復(fù)頻率為30Hz ， 與帶有TE 光電陰極的EBCCD 組成的原形樣機(jī)， 可以識(shí)別5km 之外的目標(biāo)。對(duì)要求中等以上功率的應(yīng)用而言， 二極管激光泵浦固體激光主動(dòng)成像雷達(dá)有很大的應(yīng)用前景。這種固體激光主動(dòng)成像雷達(dá)有輸出功率高、脈沖重復(fù)頻率高、體積小、質(zhì)量輕、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。脈沖激光信號(hào)經(jīng)擴(kuò)束至目標(biāo)， 再經(jīng)目標(biāo)反射進(jìn)入接收光學(xué)系統(tǒng)， 回波信號(hào)經(jīng)場(chǎng)鏡會(huì)聚至APD 光敏面�！�MIT Lincoln lab 一直潛心研究APD ， 它可以用精確的光子計(jì)數(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光強(qiáng)測(cè)量， 現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室正在通過加大APD 的電壓水平使其產(chǎn)生失控效應(yīng)， 從而達(dá)到更高的靈敏度。探測(cè)器前放的輸出信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 采樣后送入計(jì)算機(jī)， 進(jìn)行必要的濾波和信號(hào)處理， 提取信號(hào)， 獲得測(cè)量值。為了減小背景噪聲及其他噪聲的影響， 在APD 前面還加了一個(gè)窄帶濾光片。整個(gè)系統(tǒng)都是在計(jì)算機(jī)的控制下實(shí)時(shí)進(jìn)行的。通常， 激光雷達(dá)回波信號(hào)的獲取是采用瞬態(tài)記錄儀。對(duì)一個(gè)高重復(fù)頻率的激光雷達(dá)系統(tǒng)來說，瞬態(tài)記錄儀已經(jīng)不能滿足處理的要求， 因此， 在高重復(fù)頻率的二極管泵浦固體激光雷達(dá)系統(tǒng)的研究中，研究采用高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(數(shù)據(jù)系統(tǒng))是非常必要的。特殊的Ladar 系統(tǒng)采用數(shù)字濾波器， 如有限沖擊響應(yīng)濾波器(FIR)， 用于從回波信號(hào)的數(shù)字采樣中提取距離信息過程中信號(hào)的相關(guān)和卷積。FIR 濾波器是一個(gè)離散線性時(shí)變系統(tǒng)， 它的輸出是基于過去有限個(gè)輸出的加權(quán)和。FIR 濾波器完成卷積， 或回波信號(hào)的數(shù)字化脈沖與另外一個(gè)信號(hào)的卷積。卷積的結(jié)果就是回波信號(hào)和模板的相關(guān)。LADAR 系統(tǒng)可以通過測(cè)定哪個(gè)離散采樣與模板有最大的相關(guān)， 從而確定距離。另外應(yīng)用可調(diào)諧固體激光器和倍頻固體激光的波長(zhǎng)可調(diào)， 又開辟了許多新的應(yīng)用領(lǐng)域。雖然DPL 成像激光雷達(dá)的發(fā)展歷史還很短， 但其發(fā)展?jié)摿κ遣蝗葜靡傻�。目前�?nbsp;DPL 全固態(tài)成像激光雷達(dá)已成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)， 也是今后成像激光雷達(dá)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。