专题六、激光探测及激光通信——第二十四届全国激光学术会议暨第十五届全国激光技术与光电子学学术会议

专题六、激光探测及激光通信

来源：赵竣锋发布时间：2019-11-22 10:30

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云系降水潜力探测激光雷达

华灯鑫
西安理工大学

摘要： 云水资源开发与利用已被提升到国家发展战略高度，人工影响天气是应对干旱化、调节水资源分布的重要举措。由于缺乏对垂直水汽输送量的有效精细探测，当前针对云系降水潜力的评估计算存在很大不确定性，极大地影响人工影响天气的有效性和经济性。西安理工大学在国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制项目的资助下，研发了集高光谱，拉曼及多波长激光雷达等技术于一体的云系降水潜力探测激光雷达，实现对云底的高度、温湿度、上升气流速度及云底粒谱等参数的精细探测，结合微波及云雷达探测，以期实现对云系降水潜力的精确评估。

个人简介： 华灯鑫，浙江杭州人，归国华侨，国立日本福井大学工学博士，现任西安理工大学党委常委、副校长，二级教授，博士生导师，教育部数控机床及机械制造装备集成重点实验室主任，“仪器科学与技术”一级博士学科的学科带头人，教育部认定的首批“全国高校黄大年式教师团队”及陕西省首批“三秦学者”创新团队的负责人。兼国际著名期刊JQSRT客座编辑，SPIE亚太遥感会议的学术委员会委员，《红外与激光工程》杂志第十七届编委会委员，陕西省测试计量学会副理事长，国家自然科学基金委员会“光学学科专家组”成员及陕西省第三届学科评议组成员。长期在国内外从事激光雷达探测技术，光电测试技术及仪器等方面的研究，发表学术论文200余篇，其中SCI与EI收录150余篇，获国际与国内授权发明专利8项。主持国家基金的重大、重点及面上项目6项、973计划1项、科技部国际科技合作项目3项、省部级重点及国防预研等20余项，获得陕西省科学技术奖2项，中国光学工程学会创新科技与发明奖2项，陕西省教学成果奖2项。

布里渊散射探测、成像技术及应用

何兴道
南昌航空大学

摘要： 激光在流体中的布里渊散射包括受激散射和自发散射，受激布里渊散射脉冲信号由于具有后向信号集中，脉宽压缩、位相共轭的物理特性，所以具有反隐身、高信噪比、高精度、实时主动、可定向定位、可多参数遥感监测等潜在优良探测性能。因此利用SBS激光雷达探测手段实现高速、高精度、和大面积的遥感探测可能成为实现海洋遥感探测技术研究的一条蹊径。气体中的布里渊散射信号可以反演气体的粘滞系数、温度等物理量的变化，为一些特殊场合气体参数探测提供一种新的遥测手段。在眼前节组织中的布里渊散射信号可以实现生物组织的弹性成像。本报告将介绍本项目组在这些领域的最新研究进展。

个人简介： 何兴道，男，二级教授，北京航空航天大学兼职博士生导师，国务院政府特贴享受者,江西省新世纪百千万人才工程第一、二层次人选，江西省“赣鄱555”创新领军人才，兼任教育部光电信息科学与工程专业教学指导委员会委员、中国光学工程学会常务理事、中国光学学会理事，江西省光学学会理事长。主持了包括国家重点研发项目在内的国家级20 余项，发表SCI 、EI 收录论文150余篇，获得国家发明专利授权20余项，国防发明专利授权2项。获得江西省自然科学一等奖1项、江西省教学成果一等奖2项、江西省技术发明一等奖1项、中国产学研创新成果奖1项。

机载双波长激光海洋剖面探测技术研究

贺岩
中国科学院上海光学精密机械研究所

摘要： 在国家重点研发计划课题“星载海洋激光遥感机理与仿真技术”项目和山东省重大科技创新工程专项“新一代海洋科学卫星海洋激光雷达预研”项目支持下，中科院上海光机所与自然资源部第二海洋研究所、青岛海洋科学与技术国家实验室和中国海洋大学等多家单位共同开展星载海洋激光雷达遥感系统技术研究。上海光机所研制了机载双波长激光雷达系统，该系统采用新型的532nm和486nm双波长激光器和模拟/光子计数复合探测器，有效提升了海洋垂直剖面探测能力。2019年，在南海开展机载飞行试验，获取了大深度剖面探测数据，通过理论仿真和飞行试验结果分析，对星载海洋激光雷达设计方案的探测性能进行了估算。

个人简介： 贺岩，男，1977年3月22日出生，中科院上海光机所研究员，光学工程博士，主要从事激光雷达系统和应用研究。曾主持和承担国家863计划、国防973计划、总装备部、中科院等省部级研究项目十余项，申请发明专利10余项，发表学术论文30余篇。在激光三维成像技术和机载激光测绘技术方面取得重要突破，目前，从事新型激光雷达成像、海洋激光遥感和三维成像激光雷达技术研究。

空间碎片激光测距研究及进展

李语强
中国科学院云南天文台

摘要： 概述空间碎片激光测距国外研究进展以及数据应用情况，介绍国内空间碎片激光测距技术发展趋势。详细介绍云南天文台基于超导纳米线阵列探测器及高功率激光器开展空间碎片激光测距所取得的结果以及利用超导探测器在空间目标自旋方面做的研究工作。最后介绍云南天文台下一步工作计划。

个人简介： 李语强，理学博士，研究员，中科院青促会优秀会员，主要从事卫星激光测距、空间碎片激光测距以及月球激光测距方面的研究，先后负责863课题、国家自然科学基金、中科院国防创新基金、云南省自然科学基金重点项目等多项课题。授权国家发明专利4项。带领研究团队突破低轨小空间碎片激光测距技术，达到国内领先水平；在国内首次实现月球激光测距技术，入选“2018年度天文十大科技进展”。2015年入选云南省科学与技术带头人后备人才。

基于APD的激光成像雷达技术

杨峰
西南技术物理研究所

摘要： 基于固体激光器和半导体激光器发射和雪崩激光焦平面阵列（APD-FPA）探测的三维激光成像技术，成像速度快、距离精度高、体积小、功耗低、可靠性高、抗干扰能力强、系统动态特性好，用于复杂环境下的目标探测识别。报告从应用背景出发，结合激光雷达的关键技术，报道基于自主APD阵列探测器的激光雷达发展及进展。

个人简介： 西南技术物理研究所研究员，军委装备发展部专业组专家。主要从事高功率光纤激光器技术、新型激光探测技术等方面的研究工作，现主持国家发改委重大工程项目、装备发展部十三五预先研究项目、科工局项目等多项。研究成果先后获得中国兵器工业集团公司技术进步三等奖、北方激光创新奖等四项，在国内各期刊发表文章 10 余篇。

激光本振红外光谱干涉成像概念及其艇载天文应用展望

李道京

中国科学院空天信息研究院

摘要： 分析了红外干涉成像现状和难点，介绍了激光本振红外相干探测的原理，提出了基于电子学的红外光谱细分和干涉成像处理概念，讨论了激光本振红外阵列探测器形式。激光本振和相干探测器的设置，可保证两个望远镜的红外信号相位的正确传递，在电子学实施窄带滤波形成的窄带红外信号有利于实现长基线干涉成像。在此基础上，有望类似微波综合孔径射电望远镜，通过不同空间位置的较小孔径，组合形成一个大的光学口径，以红外光谱“射电” 望远镜形式实现高分辨率天文成像，这有可能大幅减少红外成像系统的复杂度和体积重量。介绍了平流层飞艇平台的特点，该平台为长基线大衍射口径望远镜的安装提供了有利条件，且可大幅减少大气对天文观测的影响，有可能成为天文观测的新型平台。给出了10m基线2m衍射口径红外光谱干涉成像望远镜的布设方案，分析了其探测和成像性能，讨论了关键技术及其可能的技术途径。分析表明，基于平流层飞艇平台，通过3个衍射口径2m望远镜在10m基线下可等效实现口径10m望远镜红外天文观测能力。

个人简介： 李道京：男，1964年生。1986年和1991年在南京理工大学分别获通信与电子系统专业工学学士和硕士学位。1986年至2006年在中国兵器工业第206研究所从事地面防空火控雷达的研制工作。2003年7月在西北工业大学电路与系统专业获工学博士学位，同年10月进入中科院电子所通信与信息工程专业做博士后，2006年3月出站正式进入中科院电子所工作。现任中科院电子所微波成像技术重点实验室研究员、博士生导师，主要研究方向为雷达系统和雷达信号处理。已经发表学术论文100余篇，出版专著3部，获得授权发明专利20余项。

光学相控阵对光束的控制和变换

孙艳玲
西安电子科技大学

摘要： 随着激光雷达、无人驾驶等应用领域对激光扫描技术的迫切需求和微纳光学器件制作工艺的进展，光学相控阵成为近年来的研究热点。光学相控阵技术是光束进行变换和控制的有效手段，既可用于光束的发射，也可以用于光场的接收。针对发射和接收两方面，报告阐述了基于相控阵对光场相位的不同调控作用，来实现光束的扫描、光束的扩展/压缩、无透镜成像、宽视场接收。报告还介绍了光学相控阵国内外的发展状况以及课题组在波导阵列光学相控阵方面的工作进展。

个人简介： 孙艳玲女、西安电子科技大学副教授。主要研究方向为光学相控阵技术、电光调制器技术和光尾流探测技术。主持总装预研教育部支撑、总装预研领域基金、重点实验室基金等项目，已在国内外刊物上发表论文30余篇，获国家发明专利授权8项、国防专利授权1项。合作出版专著4部，获中船重工集团科技进步奖三等奖 1 项。

空间激光遥感技术应用和展望

舒嵘
中国科学院上海技术物理研究所

摘要： 空间激光雷达技术是被美国EOS计划列为二十一世纪三大前沿核心技术之一，本报告介绍了空间激光遥感技术的国内外发展现状，详细介绍了我国首次空间激光遥感器-嫦娥一号激光高度计、嫦娥系列激光敏感器技术及应用情况，2019年10月发射的我国首颗1：10000比例尺立体测绘卫星-高分7号卫星激光测高仪的研制情况，以及光子计数激光雷达的发展趋势。

个人简介： 中国科学院上海技术物理研究所副所长、研究员、博士生导师。长期从事空间主动光电及光量子测量技术研究，承担探月工程、首次火星探测任务及高分重大专项等国家重大任务中的多项有效载荷研制工作，担任了我国首颗“墨子”号量子科学实验卫星副总师。获得十多项国家及省部级奖项，最新研究成果以封面文章形式发表在《Science》并获得美国AAAS协会2018年度克利夫兰奖，近年来在《Nature》、《Optical Express》等刊物上发表论文十余篇。

激光精密测量及应用

谈宜东
清华大学

摘要： 以传统的激光干涉为引，介绍课题组在双频激光器、干涉仪及在光刻机中的精密测量应用。针对传统干涉测量需要配合靶镜的局限性，提出激光回馈干涉测量原理，实现了无靶镜纳米测量，解决了航空航天、先进制造和国防安全领域急需的无靶镜测量难题。基于激光回馈干涉原理，开展了多种应用研究，包括：位移测量、应力测量、光学检测与成像、声音侦听、折射率测量等。

个人简介： 清华大学精密仪器系副主任，长聘副教授，获基金委优秀青年基金项目，英国皇家学会“牛顿高级学者”项目资助。主要从事激光技术和精密测量方面的教学和科研工作。曾在美国加州理工学院电子工程系做访问学者。作为负责人承担国家及省部级项目40余项。截至目前，共发表SCI检索论文86篇，授权发明专利30余项，做国际会议Keynote/Plenary/Invited报告15次。先后获省部级科技奖励3项；2014年度中国仪器仪表学会金国藩青年学子奖，还获清华大学优秀博士论文、优秀博士后等。目前是中国电子信息行业联合会光电产业委员会副会长，多个专委会和学会的委员。担任《红外与激光工程》《应用光学》青年编委，《激光技术》编委。

轨道角动量布里渊光声相互作用研究

高玮
哈尔滨理工大学

摘要： 轨道角动量（OAM）光场在高容量相干光通信、光学测量、显微成像和光学微操控等方面有广泛应用，基于布里渊散射的光声相互作用在超短脉冲激光技术、光电检测和信息处理等领域的研究也方兴未艾。本研究将OAM应用于布里渊光声相互作用中，面向高维信道的非线性光-物交互界面，实现相干光场与声场间的可逆传输，以及相干声子信号的模分复用。本报告主要介绍OAM布里渊光-声耦合的最新研究进展，包括OAM可逆光-声参量转换、OAM态光存储与光声参量放大、以及OAM模式滤波技术等。

个人简介： 高玮，女，博士、教授、博士生导师。黑龙江省量子调控重点实验室主任、哈尔滨理工大学光子学与光纤技术研究所所长、中国光学学会理事、黑龙江省光学学会常务理事，现任理学院物理系系主任。主要围绕光与物质相互作用展开工作，主持承担国家自然科学基金面上项目3项、黑龙江省自然科学基金重点项目1项和中国博士后科学基金特别资助等项目，在Optica、Physical Review A、Applied Physics Letters、Optics Letters、Optics Express和Scientific Reports等国际著名期刊上发表SCI论文50余篇，授权发明专利8项。

激光雷达技术的导航避障应用

张珂殊
北京北科天绘科技有限公司

摘要：报告将在激光雷达技术体制分析的基础上，面向各类的导航避障需求，讨论主动光学系统、光电探测及激光信号处理等关键技术研究进展和一些解决方案思考。

个人简介： 张珂殊：男，博士，北科天绘总工程师。主要从事激光雷达和激光探测技术相关研究工作，在空间激光雷达应用，机载激光雷达以及各类测量、测绘及导航激光雷达研究方面具有多年的技术积累和实践经验。2005年回国创建北京北科天绘科技有限公司，曾任职中科院担任博士生导师，先后获得多次省部级一等奖。

相干双频激光雷达

赵长明
北京理工大学

摘要：介绍一种新型激光雷达-相干双频激光雷达。相干双频激光雷达以同轴输出两个相干频率的双频激光器为光源，利用两个相干双频形成的拍频进行测距测速。相干双频激光雷达以激光作为载波，具有激光雷达空间分辨率高的特点，同时又利用拍频产生的微波信号进行探测，具有微波雷达较强的抗大气干扰能力，是一种结合了激光雷达和微波雷达各自优点，又在一定程度上克服了二者不足的一种新型雷达。介绍了相干双频激光雷达的原理、国内外发展状况、本项目组在相干双频激光器、相干双频激光雷达技术和系统等方面的研究进展。

个人简介1983年毕业于中国科技大学，1993年获天津大学博士学位，2000年晋升教授职称。中国光学学会激光专委会委员、兵工学会激光专委会委员、《激光技术》编委会副主任、航天五院“空间激光信息感知技术核心专业实验室”学术委员会副主任。开创了我国太阳光泵浦激光研究领域，目前获得国际最高收集效率，与航天五院、八院、一院开展了空间应用合作，基金委特此在学科分类中增加“太阳光泵浦激光器”分类，出版了第一本太阳光泵浦激光器专著。独立提出“相干双频激光雷达”概念，这是一种具有激光雷达高空间分辨率和微波雷达抗大气干扰能力的新型雷达，可用于多种军民应用需求，研制了原理系统。发表SCI论文30多篇，获得专利授权5项，培养博士生16人，硕士生31人。

面向天基应用场景的高精度激光干涉测距技术

林栩凌
北京空间机电研究所

摘要：空间引力波探测、系外生命探测及高精度地球重力场测量等大科学计划具有重大科学意义和广泛的应用价值，空间引力波探测不仅可以检验爱因斯坦广义相对论，还开启一个观测宇宙早期的新窗口；先进重力场测量将为人们研究陆地水循环、冰川变化、海洋环流及大气循环等地球大质量时空分布、变化与迁移现象提供有效的分析依据。系外生命探测计划旨在太阳系近邻探索宜居行星，将为推动全人类的共同事业、实现我国在太空探索的领先地位做出贡献。这几个大科学计划的关键技术之一都是长基线星间高精度激光干涉测距技术，用以获得由空间引力波扰动或重力场异常所引起的星间距变化以及精确获取编队飞行的集光器与合束器之间的相对位置。由此可见超高精度星间激光干涉测距是空间科学与空间技术发展方向和标志性指标，是国际航天强国竞逐的制高点。报告对国内外星间高精度激光干涉测距技术的进行了研究，并介绍了作者所在单位在该方面的研究进展。

个人简介： 林栩凌，男，1982年生，工学博士，研究员，中国航天科技集团青年拔尖人才。2010年至今在北京空间机电研究所主要从事新型光学遥感器的系统总体设计和应用分析工作，先后负责和参与了民用航天，科技部重点专项，国防创新基金，总装重点基金等项目的研究，先后发表SCI、EI检索论文30余篇，获发明专利16项。

基于蓝绿光的水下通信——系统设计的考虑

敖珺
桂林电子科技大学

摘要：当今,开发海洋蓝色国土,拓展生存和发展空间,已上升为世界沿海各国的国家战略。伴随着海洋侦测工程与装备不断完善与发展，对于水下的高速、可靠通信和感知技术的需求已经是越来越迫切，因此，我们需要找到一种高效的水下通信技术能够实现多个固定端点的信息传输和多个移动端点的信息传输，实现大范围的观测区域高覆盖面的监测，为实现多点化、立体化、长时序、网络化、实时化、大空间尺度的海洋环境监测提供技术支撑。而蓝绿光所具备的海水窗口特性以及光通信固有的波束隐蔽，接收天线小，通信速率高，抗水下电磁干扰等优点，使得蓝绿光才是真正能够使得水下通信取得革命性成功的技术手段。近年来，基于蓝绿光的水下通信和传感技术在海洋环境监测，资源勘探，海上救援和军事行动中大显身手，HTF市场情报咨询有限公司甚至预测：到2022年，水下无线通信的市场规模预计将达到16.653亿美元。蓝绿光水下通信还会遇到一些新的挑战和问题。实现水下可靠光通信的重要障碍是由于从浅水沿岸水域到深海或海洋，水下环境光传播特性的差异非常大，而为了有效克服上述技术瓶颈，各国的研究人员近年来不断探索和研究新的系统设计方法和技术途径。因此，本研究报告将结合蓝绿光水下通信近二十年的研究成果和经验，主要针对：水下光信道特性的描述以及未来的研究热点；各种水下光通信系统及相关参数描述；水下光通信所面临的挑战等方面介绍水下光通信系统设计时的一些关键参数考量。

个人简介： 敖珺（1978.9-），女，2008 年6月获西安电子科技大学信号与信息处理专业博士学位。现为桂林电子科技大学教授。长期从事水下光通信技术，水下光学成像，跨介质光通信，信号与信息处理，纠错编码等方面的研究工作。主研并主持国家自然科学基金，国防预研基金，军事公共基金等数十项科研项目。自2006年以来的研究成果包括：在国内外权威刊物和国际学术会议上发表论文70余篇，被三大检索收录四十余篇次（其中SCI收录16篇，EI收录57篇，I），发明专利15项，现为总装备部**专家，电子学报，电子与信息学报，IEEE COMMUNICATION LETTER,PTL，IET COMMUNICATIONS等杂志审稿人。

空间海洋光学遥感载荷技术发展与展望

郑永超
北京空间机电研究所

摘要：空间海洋光学遥感载荷是海洋科学与应用、透明海洋、智慧海洋建设的基础观测手段，是全球海洋立体观测体系的核心节点。梳理了国内外天基海洋光学遥感载荷技术发展，分析了发展趋势。海洋表层以上观测有了较好基础，主要在于提升和优化，近岸海底、次表层、剖面探测基础薄弱，是未来发展带突破的方向。报告了海洋三维立体观测的技术设想及工作进展，开展的相关研究和发展建议。

个人简介： 郑永超，研究员，博士生导师，北京空间机电研究所总工程师，中国空间技术研究院首席研究员，院“空间激光信息感知技术核心专业实验室”主任，中国航天科技集团公司学术技术带头人，享受政府特贴。长期从事空间光电、光电子技术、激光雷达、光电整机与系统研发工作。主持研制的运输飞船交会对接激光雷达、资源三号卫星激光测高仪、嫦娥三号月球车激光点阵器等在国家重大工程中发挥了重要作用，填补国家空白。在国内外学术刊物发表文章40余篇，参与编写学术专著2部，发明专利6项，获国家及省部级科技进步奖6项。

ICESat-2卫星激光数据处理与浅海观测应用分析

谢欢
同济大学

摘要：本文在综合分析ICESat-2卫星获取的单光子测高数据特点的基础上，对应用ICESat-2在浅海、滩涂、岛礁区域的水深测量、海岸线测绘、水陆分类、滩涂特征分析等领域的观测潜力进行了探讨，并提出了相应的数据处理方法。

个人简介： 谢欢，教授、博士生导师，同济大学测绘与地理信息学院副院长，国家优秀青年科学基金获得者。主要研究方向为卫星激光遥感。主持国家重点研发计划课题等国家级项目6项，省部级及其他科研项目10余项；入选上海市曙光学者、上海市青年拔尖人才、上海市青年五四奖章、上海市三八红旗手、上海市青年科技启明星等荣誉称号。发表SCI期刊论文40余篇。获国家科技进步一等奖1项（排名第2），上海市、教育部、测绘科技进步奖等省部级一、二等奖5项。

深空激光通信研究现状及近期工作进展

汪伟
中国科学院西安光学精密机械研究所

摘要：目前深空探测任务数据回传主要采用微波手段，速率仅在Mbps量级甚至更低。空间激光通信具有传输速率高、抗电磁干扰能力强、设备体积小、重量轻和功耗低等突出优势，深空数据回传速率可达100Mbps~Gbps量级，提升2~3个量级，可满足深空探测大容量数据高速传输需求，近年来成为国内外研究热点。首先概述深空激光通信国内外研究现状，然后介绍深空激光通信近期工作进展，最后对未来发展趋势进行展望。

个人简介： 汪伟，男，副研究员，西安光机所光子网络室副主任（主持工作）。2002年7月获哈尔滨工业大学学士学位，2008年7月获哈尔滨工业大学硕士学位，2008年8月至今，主要从事空间激光通信领域研究工作，包括深空激光通信、卫星激光通信和深海无线光通信等。“十二五”期间，在某预研项目支持下，国内率先突破了空间高速超高灵敏度相干接收技术，可支持高轨-高轨、高轨-低轨、高轨-地面等长距离Gbps级高速数据传输。“十三五”期间，在科技部重点研发计划支持下，国内首次成功实现深海无线光通信海试验证，通信距离35m、通信速率20Mbps、下潜深度3509m，核心指标达到国际先进水平。主持国家863、航天专用技术预研、科技部重点研发计划子课题、中科院先导A子课题、中科院科技创新基金等项目。申请/授权国内发明专利10余项。