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目录1

第一章　概论1

1.1　历史和背景1

1.2　研究发展概况4

1.2.1　初始阶段4

1.2.2　发展阶段5

1.2.3 实用试验阶段7

参考文献10

1.3　机载激光雷达海洋探测简介10

第二章　激光束通过大气以及大气—海水界面的传输特性13

2.1　激光束在大气中的传输13

2.1.1 大气物理13

2.1.2　光束的大气传输特性14

2.2　激光束在大气—海水界面的传输27

2.2.1 海面泡沫反射率27

2.2.2　激光束通过风浪海面的光学特性28

参考文献34

3.1.1 海水成分与光学特性36

3.1　海水的光学性质36

第三章　激光束在水中的传输特性及理论模型36

3.1.2　海水光学参数的基本定义39

3.2　海水的光衰减特性41

3.2.1　海水的吸收光谱41

3.2.2　海水的光散射44

3.2.3　光在海水中的衰减48

3.3　海水中激光束传输特性51

3.3.1　准直光束在海水中的传输51

3.3.2　准直光束在海水中传输的唯像理论模型52

3.4　太阳光在水下的传输特性56

3.4.1 太阳光的辐射频谱及强度56

3.4.2 太阳和天空背景光辐射水下传输58

参考文献60

第四章　海洋探测机载激光雷达方程62

4.1　机载激光测深唯像雷达方程62

4.1.1　激光束从海面到海底的传输过程63

4.1.2　水下有限尺寸光源距离定律64

4.1.3　机载激光测深唯像雷达方程的建立65

4.2.1　海水后向散射67

4.2　海水后向散射激光雷达方程67

4.2.2　海水后向散射激光雷达方程68

4.3　含鱼群因素机载激光雷达瞬态辐射转移方程70

4.3.1　辐射转移方程表达式71

4.3.2　求解辐射转移方程74

4.3.3　海水和鱼群对探测信号的影响76

4.4含　水下小目标回波模型机载激光雷达探测理论分析79

4.4.1　机载激光雷达系统的波形模型80

4.4.2　海底回波信号模型85

参考文献91

第五章　激光雷达海洋探测系统及参数计算93

5.1　激光雷达海洋探测系统93

5.1.1　机载激光雷达海洋探测系统93

5.1.2　无线电雷达辅助激光雷达海洋探测系统97

5.2　激光雷达截面和接收机信噪比100

5.2.1 激光雷达截面（LRCS）100

5.2.2 接收机信噪比（SNR）101

5.3　激光雷达海洋探测系统参数计算103

5.3.1 系统设计考虑因素103

5.3.2　系统内参数105

5.3.3 系统外参数113

5.4　世界各国典型系统的参数比较121

参考文献127

第六章　机载蓝绿激光器128

6.1　激光器的选择128

6.1.1　激光波长128

6.1.2　激光功率129

6.1.3　具体基本要求129

6.2.1　铜蒸气激光器130

6.2　性能及特性130

6.2.2 高脉冲能量染料激光器131

6.2.3　HgBr准分子激光器132

6.2.4　XeCl准分子激光拉曼频移器件132

6.2.5　其他蓝绿光器件133

6.2.6　调QNd∶YAG倍频激光器134

6.3　比较与选择134

6.4　机载蓝绿激光器基本方案138

6.4.1　调Q方式的比较139

6.5.1　光学谐振腔优化设计142

6.4.2　选择电光调Q方式142

6.5　电光调Q Nd∶YAG倍频激光器142

6.5.2　高效晶体倍频147

6.5.3　高性能泵浦源148

参考文献155

第七章　信号探测与信号处理156

7.1　信号探测方式156

7.1.1　探测方式的选取156

7.1.2　探测器件的选取157

7.1.3　激光信号的探测159

7.2　光电倍增管变增益探测方法165

7.2.1　PMT变增益控制工作原理166

7.2.2　光电倍增管增益控制特性167

7.2.3　PMT变增益探测方法应用169

7.3　大动态范围激光回波信号的偏振检测方法170

7.3.1　偏振检测方法170

7.3.2　偏振检测实验171

7.4 窄带干涉滤波器与YAG调Q倍频激光器的匹配174

7.4.1 中心波长和线宽175

7.4.2　干涉滤波器的特性176

7.4.3　与激光波长的匹配180

参考文献184

第八章　光学发射与接收系统186

8.1　概述186

8.1.1 国外海洋探测激光雷达光学系统简介186

8.1.2　光学系统在激光雷达中的功能189

8.1.3　光学系统总体设计方案189

8.2　光扫描系统193

8.2.1　矩形扫描器194

8.2.2 卵形螺旋线扫描机构196

8.2.3　位置编码系统199

8.3　激光发射系统201

8.3.1 可变倍激光准直扩束系统设计202

8.3.2　高斯光束的变视场发射系统206

8.4　光接收系统211

8.4.1 蓝绿光（GR）接收系统的分类211

8.4.2　光接收物镜213

参考文献217

9.1　激光水下成像技术218

第九章　水下激光成像探测218

9.2.1　激光扫描水下成像技术219

9.2.2　激光扫描水下成像系统的MTF分析219

9.2　激光扫描水下成像219

9.2.3　激光扫描水下成像系统成像距离分析224

9.2.4　激光扫描水下成像系统结构226

9.2.5　激光扫描水下成像227

9.3　距离选通的激光水下成像229

9.3.1　距离选通成像技术229

9.3.2　距离选通成像系统的调制传递函数230

9.3.3　距离选通成像系统的成像距离分析231

9.3.4　距离选通成像系统及实验236

9.4　高分辨率三维水下成像系统242

9.4.1 引言242

9.4.2　条纹管成像技术243

9.4.3　三维激光水下成像244

9.5.1 引言245

9.5.2　基本原理245

9.5　水下物体的偏振成像识别技术245

9.5.3　成像识别系统247

9.5.4　水下物体偏振成像识别247

参考文献249

第十章　蓝绿激光雷达海洋探测252

10.1　海底地貌测绘及海洋深度探测252

10.1.1 澳大利亚LADS系统对海底地貌测绘252

10.1.2 美国SHOALS系统探测和水下成像探测259

10.1.3 瑞典FLASH和Hawk Eyc系统测深264

10.1.4 中国CALYT系统测深265

10.2　水下目标探测272

10.2.1　水下军事目标探测272

10.2.2　鱼群的探测278

10.2.3　探测暗礁和海难勘查283

10.3　其他海洋探测285

10.3.1　探测海洋水下资源285

10.3.2　探测海洋浮游生物286

参考文献287

内容简介289