水下光电探测系统现状与发展

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1、第29卷第3期激光与红外Vol.29,No.31999年6月LASER&INFRAREDJune,1999水下光电探测系统现状与发展UnderwaterElectro一opticalDetectingSystemStatusandDevelopment蒋鸿旺.(第七一七研究所，武汉4300741摘要主要阐述水下光电探测系统的技术应，即使是蓝绿激光在水中衰减也很大，很难关键，现状，典型系统和未来发展。满足探测目标距离要求。因此，如何有效地克关健词光电，激光，水下探测。服后向散射是水下激光探测必需解决的关键AbstractThisa

2、rticlereviewsthetechnicalkey,问题，目前克服水下激光后向散射影响主要status,typicalsystemandfuturepredicationforthe有两种方法:距离选通技术和同步扫描技术。underwaterelectro一optical,detectingsystem.2.1距离选通技术Keywordselectro一optical,laser,underwaterde-激光器发射很强的短脉冲，脉冲激光传tecting.输到目标上，对目标进行照射，由目标反射的激光返回到接收机。当激光脉冲

3、处于往返途1概述中时间内，水下激光探测系统的接收器选通激光技术的发展为水下光电探测目标开门或光闸“关闭”，这样就挡住了来自悬浮微辟了一条新的途径。利用激光独特的光谱特粒的后向散射光。当反射光到达接收机一瞬性、时间特性和空间特性，可以减少海水的吸间，选通门开启，让来自目标的反射光进入接收和散射效应。研究表明，蓝绿激光处于水下收机。选通门开启持续时间与激光脉宽一致。的传输“窗口”，对海水的穿透能力很强，因形成的目标图像主要与距离选通时间内的反此，采用蓝绿激光作光源的水下光电探测系射光有关。统，并采取相应的技术措施，可以显著增加水距离

4、选通技术现在已经是一种较为成熟下激光探测距离。的技术，实用距离选通水下探测距离能在6个水下光电探测系统现在已有美、英、俄、衰减长度距离上识别水中目标，在大于10个日、加拿大等国进行研究，有的产品已投入实衰减长度的距离上探测到目标。际使用。水下光电探测系统可广泛地用于军2.2同步扫描技术事领域和非军事领域。同步扫描技术是把激光器与接收机设置在军事领域，水下光电探测系统可以安在2个间距一定距离的地方，使照明光束扫描装在潜艇、灭雷具、水下机器人等水下载体线与接收机视线在被观察区域相交成一个角上，用于水中目标侦察、探测、识别等，可实施度

5、，这样使后向散射光尽可能少地进入接收探雷、探潜、反潜网探测和潜艇导航避碰等。机中，这种方法能有效地增大探测距离，目前在民用领域，水下光电探测系统可用于国外水下光电探测系统多采用同步扫描技水下工程安装、检修，水下环境监测、救生打术。捞、海底地貌勘探、石油勘探钻井位置测定、生物研究等海洋开发。。蒋鸿旺男，1945年生，高工，1967年毕业于南京大2关镇技术学，排年来一直从事海军光电信息研究，发表文章百余篇。由于水中悬浮微粒对光的后向散射效本刊于1998年9月收到第3期激光与红外1372.3激光器氢离子激光器的输出为0.4880j.m

6、和水下激光探测系统激光器一般应满足以0.5145Km的连续波激光，输出功率可达数下条件:十至上百瓦。水下激光探测系统使用的氢离·激光工作波长与海水的透射“窗口”相子激光器，输出功率多为5W左右。氢离子激匹配;光器的输出光束质量极好。以氢离子为光源·转换效率尽可能高;的同步扫描水下激光探测系统通常装在潜艇·机械性能和热性能好，结构牢固，尺寸腹部或者由水面舰船拖曳使用，由舰船上的较小，有效负载小等。电源供电。能产生蓝绿光的激光器种类很多，如倍2.4接收机频NdeYAG激光器，直接产生蓝绿光的氯化水下激光探测系统的接收机要求具有高氛激

7、光器、氢离子激光器等。目前，距离选通的空间分辩率和量子效率，噪声低，孔径大，水下激光探测系统多采用倍频Nd:YAG激有足够的增益动态范围。新研制的GaAsP光光器，同步扫描水下激光探测系统普遍使用电阴极管在532nm波长上，量子效率接近氛离子气体激光器。500o。可选通的CCD藕合光电二级管信噪比通常采用闪光灯泵浦的Nd=YAG脉冲达到lOdB以上，第三代管子的选通能力也已激光器工作波长为1.064pm，经倍频后为优于1Ons，大动态范围的CCD器件已研制成0.5321m，正好处于水的透射“窗口”，经Q功。开关可产生短脉冲，光电

8、转换效率为1^-300,3技术现状输出能量可达数百毫焦耳/脉冲。当其以较低现在国外已研制出多种水下激光探测系的脉冲重复频率工作时，激光器十分紧凑，完统，一些已成功地用于海下探测摄像等。美国全适合水下工作。Nd=YAG激光器的脉冲重在水下激光探测系统的研制和应用一