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

出版信息

   
发表论文
[1] Wan, Lei, Wu, Jin, Li, Danyang, Wang, Debin, Ke, Changjun. Image inclination in differential synthetic aperture ladar. OPTICAL ENGINEERING[J]. 2019, 58(3): https://www.webofscience.com/wos/woscc/full-record/WOS:000463893600001.
[2] 赵志龙, 吴谨, 王海涛, 李明磊, 董涛, 国辉, 夏正欢. 微弱回波条件下差分合成孔径激光雷达成像实验演示. 光学精密工程[J]. 2018, 26(2): 276-283, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=7000526965.
[3] Li, Minglei, Wu, Jin, Bai, Tao, Wan, Lei, Li, Danyang, Zhao, Zhilong. Performance of differential synthetic aperture ladar versus phase-gradient autofocus at large phase errors and low return levels. OPTICAL ENGINEERING[J]. 2018, 57(6): [4] 吴谨. 调Q CO2激光功率放大器的输出特性. 光学学报. 2018, [5] Zhao, Zhilong, Huang, Jianyu, Wu, Shudong, Wang, Kunpeng, Bai, Tao, Dai, Ze, Kong, Xinyi, Wu, Jin. Experimental demonstration of tri-aperture Differential Synthetic Aperture Ladar. OPTICS COMMUNICATIONS[J]. 2017, 389: 181-188, http://dx.doi.org/10.1016/j.optcom.2016.12.024.
[6] 吴曙东. 聚束模式合成孔径激光雷达实验演示研究. 光学学报[J]. 2016, 36(6): 0628001-1, [7] 吴谨, 赵志龙, 段洪成, 吴曙东, 黄文武. 非对称光斑照明合成孔径激光雷达宽测绘带成像研究. 光学学报[J]. 2015, 35(3): 0328003-1, [8] 赵志龙, 苏园园, 吴谨, 段洪成, 吴曙东, 黄文武. 基于合成频率步进线性调频信号的合成孔径激光雷达成像. 强激光与粒子束[J]. 2015, 27(5): 051004-1, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=664850045.
[9] 吴谨, 赵志龙, 吴曙东, 段洪成, 唐永新, 黄文武. 12.9 m高分辨率合成孔径激光雷达成像. 光学学报[J]. 2015, 35(12): 1228002-1, [10] 段洪成, 吴谨, 赵志龙, 吴曙东. 短光纤延时自外差测量单频激光器频率漂移. 中国激光[J]. 2015, 42(7): 0702008-1, [11] 苏园园, 吴谨, 赵志龙, 梁娜, 段洪成. 光学线性调频步进信号合成与高分辨测距演示. 强激光与粒子束[J]. 2014, 26(10): 101016-1, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=662628000.
[12] Zhao, Zhilong, Wu, Jin, Su, Yuanyuan, Liang, Na, Duan, Hongcheng. Three-dimensional imaging interferometric synthetic aperture ladar. CHINESE OPTICS LETTERS[J]. 2014, 12(9): [13] 吴谨. Demonstration of stripmap mode synthetic aperture ladar with PGA-independent high resolution images. 红外与激光工程. 2014, [14] 吴谨, 杨兆省, 赵志龙, 李斐斐, 王东蕾, 唐永新, 苏园园, 梁娜. 单程远场衍射合成孔径激光雷达成像实验室演示. 红外与毫米波学报[J]. 2013, 32(6): http://www.irgrid.ac.cn/handle/1471x/897391.
[15] Yang Zhaosheng, Wu Jin, Zhao Zhilong, Wang Donglei, Su Yuanyuan, Liang Na. Investigation on layover imaging in synthetic aperture ladar. FRONTIERS OF OPTOELECTRONICS[J]. 2013, 6(3): 251-260, http://159.226.65.12/handle/80137/10210.
[16] 李斐斐, 吴谨, 赵志龙, 王东蕾, 叶征宇, 于彦明. 全光纤激光多普勒测振仪空气耦合振动检测. 强激光与粒子束[J]. 2012, 24(11): 2549-2554, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=43601674.
[17] 吴谨. 关于合成孔径激光雷达成像研究. 雷达学报. 2012, 1(4): 353-360, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=44593884.
[18] 赵志龙. 条带模式合成孔径激光雷达振动目标成像的计算与仿真. 光学学报[J]. 2012, 32(8): 0828006-1, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=42886623.
[19] 赵美静, 吴谨, 朱炳祺. 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. 红外与激光工程[J]. 2011, 40(12): 2418-2424, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=40502978.
[20] 朱炳祺, 吴谨, 赵美静. 条带式合成孔径激光雷达光轴影响距离成像研究. 激光与光电子学进展. 2010, 42-48, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=35991462.
[21] 吴谨, 卢远添, 王东蕾, 刘世明, 张阔海. 1.5kW新型长脉冲TE CO2激光器. 中国激光. 2010, 1697-1703, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=34594310.
[22] 吴谨. 合成孔径激光雷达成像之匹配滤波器. 光学学报. 2010, 2123-2129, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=34594441.
[23] 李增局, 吴谨, 刘国国, 朱炳祺. 振动影响机载合成孔径激光雷达成像初步研究. 光学学报[J]. 2010, 994-1001, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=33637549.
[24] Xie, Bing, Wu, Jin. Theoretical prediction on the wavelength-temperature shift in pulsed TE CO2 lasers. OPTICS AND LASER TECHNOLOGY[J]. 2010, 42(1): 37-41, http://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2009.04.013.
[25] 王东蕾, 刘世明, 唐永新, 吴谨. 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. 中国激光[J]. 2009, 1062-1067, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=30394134.
[26] Wu, Jin, Wang, Donglei, Wan, Chongyi, Liu, Shiming. Effective way to minimize the initial spike energy in a pulsed TE CO2 laser. OPTICAL ENGINEERING[J]. 2009, 48(1): http://159.226.65.12/handle/80137/1198.
[27] 吴谨. 激光脉冲时域特性与探测器响应关系探讨. 光电技术应用. 2008, 23(5): 1-5, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=28712567.
[28] 汪训忠, 吴谨, 王东雷, 卢远添, 刘世明, 王云飞. 采用新型激励方式的长脉冲TE CO2激光器. 光电子.激光. 2008, 19(6): 746-750, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=27440900.
[29] 卢远添. 大能量长脉冲TE CO2激光器. 强激光与粒子束[J]. 2008, 20(9): 1437-1440, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=28599624.
[30] 吴谨, 唐永新, 卢远添. 脉冲TEA CO2激光器输出波长的温度漂移. 中国激光. 2008, 35(5): 664-669, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=27378017.
[31] 王云飞. 基于Pulser/sustainer技术的可调谐长脉冲紫外预电离TE CO2激光器. 2007, 91-, http://ir.ie.ac.cn/handle/80137/8425.
[32] Wu, Jin, Ke, Changjun, Wang, Donglei, Tan, Rongqing, Wan, Chongyi. Mathematical modeling of tunable TEA CO2 lasers. OPTICS AND LASER TECHNOLOGY[J]. 2007, 39(5): 1033-1039, http://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2006.05.003.
[33] 曹芳. Novel long-pulse TE CO2 laser excited by pulser-sustainer discharge. 2006 International Conference on Radar[J]. 2007, 4(16): 749-753, http://159.226.65.12/handle/80137/4666.
[34] 吴谨, 王东蕾, 唐永新, 刘世明, 万重怡. 顺序放电高重复频率TEA CO2激光器. 中国激光. 2005, 32(1): 1-4, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=11637622.
[35] 吴谨. 脉冲TEA CO2激光器温度特性的理论分析. 激光技术. 2005, 29(4): 389-391, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=18130896.
[36] 张昭. 长脉冲紫外预电离TE CO2激光器. 中国激光. 2005, 32(12): 1599-1604, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=20811550.
[37] 吴谨. 光栅调谐TEA CO2激光器理论计算模型. 光学学报. 2004, 24(4): 472-476, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=9519862.
[38] 吴谨. 低锐度F-P干涉仪调谐的TEA CO2激光器理论分析. 光电子激光. 2003, [39] Wu Jin, Wan Chongyi, Tan Rongqing, Wang Donglei, Tang Yongxin. High repetition rate TEA CO2 laser with randomly coded wavelength selection. 中国光学快报:英文版. 2003, 1(10): 601-603, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=8656339.
[40] 吴谨. TEA CO2 laser tuned by low fineness Fabry-Perot interferometer. 光电子激光. 2002, [41] 吴谨, 万重怡. 可调谐TE(A)CO2激光器速率方程. 量子电子学报. 2002, 19(5): 425-430, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=6980170.
[42] 吴谨, 万重怡, 刘世明, 王东蕾, 卢葱葱. 小型TEA CO2激光器的温度特性. 激光技术. 2002, 26(6): 409-410, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=7294478.

科研活动

   
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。