基本信息
吴谨 男 博导 电子学研究所
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通信地址:海淀区中关村北一条九号中国科学院电子学研究所
邮政编码:100190

研究领域

激光与光电子学

一、脉冲CO2激光器技术研究

主要包括:
(1)可调谐TE(A) CO2激光器理论研究;
(2)高重复频率高平均功率TEA CO2激光器研究;
(3)新型长脉冲TE CO2激光器研究。

二、激光雷达技术与系统研究

主要包括:
(1)高分辨率合成孔径激光雷达(SAL)技术与系统研究;
(2)激光多普勒(LDV)技术与系统研究。

招生信息

   
招生专业
080901-物理电子学
招生方向
合成孔径激光雷达
新型脉冲激光技术及系统

教育背景

清华大学   应用物理  (理学学士)
中国科学院研究生院  物理电子学 (工学硕士、博士) 

学历
-- 研究生
学位
-- 博士
出国学习工作
   

工作经历

   
工作简历
   
社会兼职
   

教授课程

   

专利与奖励

   
奖励信息
   
专利成果
   

出版信息

   
发表论文
(1) 随机相位误差影响条带模式合成孔径激光雷达成像的数学模拟,Mathematical Simulation on Stripmap Mode Synthetic Aperture Ladar Imaging with Random Phase Errors,红外与激光工程,2011,第2作者
(2) 1.5kW新型长脉冲TE CO2激光器, Novel long pulse TE CO2 laser with 1.5kW average output power,中国激光,2010,第1作者
(3) 条带式合成孔径激光雷达光轴影响距离成像研究,Influence of optical axis on range imaging in stripmap synthetic aperture ladar,激光与光电子进展,2010,第2作者
(4) 合成孔径激光雷达成像之匹配滤波器,Matched filter in synthetic aperture ladar imaging,光学学报,2010,第1作者
(5) 振动影响机载合成孔径激光雷达成像初步研究,Preliminary investigation on airborne SAL imaging with platform vibration,光学学报,2010,第2作者
(6) Theoretical prediction on the wavelength–temperature shift in pulsed TE CO2 lasers,Optics and Laser Technology,2010,第2作者
(7) 基于Pulser/sustainer技术的高重复频率长脉冲紫外预电离TE CO2激光器,Performance investigation on repetition rate long pulse UV-preionized TE CO2 laser utilizing Pulser/sustainer technique,中国激光,2009,第1作者
(8) Effective way to minimize the initial spike energy in a pulsed TE CO2 laser,Optical Engineering,2009,第1作者
(9) 基于Pulser/sustainer技术的可调谐长脉冲TE CO2激光器,Tunable long pulse TE CO2 laser with Pulser/sustainer excitation,中国激光,2008,第2作者
(10) 激光脉冲时域特性与探测器响应关系探讨,Discussion on response of photodetector with laser pulse profile,光电技术应用,2008,第1作者
(11) 大能量长脉冲TE CO2激光器,Long pulse TE CO2 laser with high energy,强激光与粒子束,2008,第2作者
(12) 脉冲TEA CO2激光器输出波长的温度漂移,Wavelength-temperature shift of a pulsed TEA CO2 laser,中国激光,2008,第1作者
(13) 采用新型激励方式的长脉冲TE CO2激光器,Long pulse TE CO2 laser with a novel excitation scheme,光电子激光,2008,第2作者
(14) Novel long pulse TE CO2 laser excited by pulser-sustainer discharge.,Novel long pulse TE CO2 laser excited by pulser-sustainer discharge.,2007,第1作者
(15) Mathematical modeling of tunable TEA CO2 lasers,Optics and Laser Technology,2007,第1作者
(16) 脉冲TEA CO2激光器温度特性的理论分析,Theoretical analysis of temperature characteristics of pulsed TEA CO2 laser.,激光技术,2005,第1作者
(17) 顺序放电高重复频率TEA CO2 激光器,High rep-rate TEA CO2 laser with sequential discharge.,中国激光,2005,第1作者
(18) 长脉冲紫外预电离TE CO2激光器,Long pulse TE CO2 laser with ultraviolet preionization,中国激光,2005,第2作者
(19) 光栅调谐TEA CO2激光器理论计算模型,Theoretical model on calculating grating tuned TEA CO2 laser.,光学学报,2004,第1作者
(20) 低锐度F-P干涉仪调谐的TEA CO2激光器理论分析,Theoretical calculation on TEA CO2 laser tuned by a low fineness F-P interferometer,光电子激光,2003,第1作者
(21) High repetition rate TEA CO2 laser with randomly coded wavelength selection,Chinese Jounal of Optics Letters,2003,第1作者
(22) 小型TEA CO2激光器的温度特性,Temperature characteristics of a mini-TEA CO2 laser,激光技术,2002,第1作者
(23) TEA CO2 laser tuned by low fineness Fabry-Perot interferometer,低锐度F-P干涉仪调谐的TEA CO2激光器,光电子激光,2002,第1作者
(24) 可调谐TE(A) CO2激光器速率方程,Rate equations for tunable TE(A) CO2 lasers,量子电子学报,2002,第1作者
发表著作
   

科研活动

   
科研项目
   
参与会议
   
一、可调谐TEA CO2激光器速率方程组
   
二、脉冲CO2激光器研究
1. 高重复频率高平均功率脉冲TEA CO2激光器
TEA CO2激光器是“横向激励大气压二氧化碳激光器”的简称,是20世纪七十年代发展起来的一种高平均功率脉冲CO2激光器。
TEA CO2激光器采用低感电路快脉冲放电激励,脉冲放电时间短于辉光放电向弧光放电转换的时间,所以能在大体积下高气压下实现均匀辉光放电。TEA CO2激光器输出激光具有脉冲峰值功率高、脉冲能量大、可高重复频率运转等特点,在世界范围内得到广泛研究和很大发展。
典型的TEA CO2激光器输出激光脉冲波形是一个窄尖峰脉冲加上一个长拖尾,如图1所示。尖峰脉冲宽度(FWHM)和拖尾的长度与激光工作气体组成和总气压有关,尖峰脉冲宽度(FWHM)约为30~200ns,一般占整个激光脉冲能量的30%~50%;拖尾长度一般为1~10µs。尖峰脉冲由增益开关效应引起, 脉冲峰值功率高。

高重复频率TEA CO2激光器参考技术指标如下:
波长范围:9-11µm; 脉冲能量:mJ-100J;
脉冲重复频率:1-1kHz; 平均功率:mW-10kW。 

2. 新型长脉冲TE CO2激光器
新型长脉冲TE CO2激光器是介于常规TEA CO2激光器与连续CO2激光器之间的一种新型脉冲CO2激光器。因为采用了紫外光预电离技术和pulser-sustainer放电激励技术,它与连续CO2激光器相比,输出脉冲功率高;与常规TEA CO2激光器相比,输出脉冲宽度大。
新型长脉冲TE CO2激光器具有如下特点:
(1) 长脉冲工作稳定
新型长脉冲CO2激光器在相同充气下可以实现不同脉冲宽度的稳定放电,脉冲宽度可以通过改变电路参数改变。图2为典型的脉冲宽度20µs长脉冲放电电压/电流波形。一般,放电脉冲宽度可以根据需要在5-100µs范围内任意设计。
(2) 脉冲能量高
新型长脉冲CO2激光器像常规TEA CO2激光器一样可以获得高脉冲能量激光输出,输出激光脉冲能量可以从毫焦耳至上百焦耳。
(3) 脉冲功率大
新型长脉冲CO2激光器在几十微秒的时间内输出几十焦耳的能量,与常规TEA CO2激光器相比,脉冲能量时间分布均匀性好;与连续CO2激光器相比,脉冲功率高。例如,输出脉冲能量3J、脉冲宽度(FWHM)20µs、重复频率100Hz的新型长脉冲 CO2激光器,平均功率为300W,脉冲功率高达150kW。如果采用调制连续 CO2激光器(如射频放电激励CO2激光器)实现此脉冲功率,至少需要平均功率10kW的连续CO2激光器才能实现。
(4) 初始尖峰脉冲小
新型长脉冲CO2激光器中,增益开关效应引起的初始尖峰脉冲峰值功率小,脉冲能量几乎全部集中在长脉冲中,初始尖峰脉冲的能量可不到整个激光脉冲能量的5%。
(5) 输出动态范围宽
新型长脉冲TE CO2激光器采用了两个独立的脉冲放电激励,激光输出脉冲能量可以在很宽的范围内近似线性变化。
(6) 连续工作输出下降小
新型长脉冲TE CO2激光器中,激励电流持续时间长,峰值功率较低,脉冲放电引起的气体分子分解少,因此,在高重复频率连续运转时激光器输出功率下降少,脉冲能量输出稳定。
(7) 重复频率放电稳定
新型长脉冲TE CO2激光器中,放电电流的上升慢,电离少,消电离快,高重复频率运转时弧光放电程度低,稳定性好,容易长时间持续运转。
(8) 可靠性高
新型长脉冲CO2激光器高峰值功率放电能量小,长脉冲放电能量大,在高重复频率下可以长时间持续稳定运转,可靠性高。 

新型长脉冲TE CO2激光器参考技术指标如下:
波长范围:9-11µm; 脉冲宽度(FWHM):5-100µs;
脉冲能量:mJ-100J; 脉冲重复频率:单脉冲至1kHz;
平均功率:mW-10kW。
三、合成孔径激光雷达成像技术研究
合成孔径激光雷达(Synthetic Aperture Ladar — SAL)是微波合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar — SAR)在光学波段的类推。由于激光波长很短,与SAR相比,SAL具有成像速度快、分辨率高等特点。
SAL成像系统可以利用光学波长远小于微波的特点,形成新体制的相干成像探测系统,甚至可以与常规非相干成像系统相融合,丰富获取目标信息,提升成像系统能力。
SAL研究目前实现了无需PGA技术的高分辨率SAL成像实验室演示,成像结果与理论预期完全相符。更深入的研究工作正在进行中。
四、激光多普勒技术研究
利用光学多普勒效应测量物体振动的方法称为激光多普勒测振技术(Laser Doppler Vibrometry —LDV)。当一束激光入射振动物体表面时,被物体散射回来的激光会因多普勒效应产生频率移动,多普勒频移的大小含有物体振动的信息。通过光学外差探测技术,可以将物体振动信息提取出来。目前,LDV技术是激光相干探测应用比较成熟的技术,已广泛地应用于测速测振领域中。

合作情况

   
项目协作单位