基于FP标准具的直接探测多普勒测风激光雷达

已研制成功一台1064 nm直接探测多普勒测风激光雷达,采用Fabry-Perot(FP)标准具的双边缘技术,用于探测对流层三维风场廓线分布。介绍了多普勒测风激光雷达的基本工作原理、总体结构和技术参数,较为详细地叙述了各部分的结构及其功能,并给出了合肥地区对流层风场廓线分布的初步探测结果。结果表明, 该激光雷达性能稳定,达到了设计指标。

FP标准具的温漂及光学材料光程温度系数的精确测量

分析了FP标准具的温漂及精确测量光学材料光程nd温度系数的原理,指出了温漂率与厚度d无关,仅取决于材料特性,且与光频成正比.

基于法布里-珀罗标准具的双环路光电振荡器

设计了一种基于法布里-珀罗(FP)标准具的双环路光电振荡器(OEO),该振荡器能将连续的光功率转换为稳定的频谱纯净的微波信号。FP标准具具有滤波的特性,因此可以替代普通OEO中的电滤波器从而降低电噪声,此外,FP标准具是一种高Q值的光学器件,可以缩短普通OEO所使用的光纤长度。双环路结构的引入能够更好地保证振荡器的单模输出,进一步降低相位噪声。仿真结果证明这种新型结构的OEO可以实现20GHz范围内振荡频率为15GHz的单模起振,边模抑制比超过150dB,使用的两条光纤环路长度分别为5m和36m。

白天单光子探测激光测距

单光子探测激光测距是实现远距离高精度测距的一种重要方法。由于白天的背景噪声约为夜晚的100万倍,传统的单光子探测器白天极易饱和甚至损坏,单光子探测激光测距在白光背景噪声环境中非常难识别微弱的回波信号。本文发展了一种基于FP标准具滤光的单光子探测激光测距装置,采用532 nm窄带干涉滤光片和线宽为10 pm的FP标准具进行二级滤光,并且通过压电旋转台驱动FP标准具,使其中心波长与激光波长锁定,保持最大的透过率。该测距装置有效地降低了白光背景噪声,采用PMT单光子探测器,在532 nm波段实现了白天单光子探测激光测距。在实验中,阳光照度为1.1×10~4 lx时,背景光噪声计数被抑制到900 kcps,探测距离为1.4 km时,信噪比可达16 dB。

布里渊光谱仪的高精度波长标定方法研究

针对最高分辨率可达0.1 pm的布里渊近红外光谱仪波长标定的难题,基于多次标定逐步降低波长误差的思路,提出了一种协同融合标定原理的标定流程:首先,基于布里渊光谱分析理论模型,结合泵浦信号波长、受激布里渊频移、增益谱线型函数等推导出超高分辨率光谱的理论波长;然后,采用FP标准具进行相对波长的标定;最后,基于气室完成绝对波长的标定。气室中充入HCN+12CO+13CO混合气体,以实现C+L波段的覆盖。针对可能存在的光谱鬼线,提出了一种基于受激布里渊增益谱与衰减谱共生特性的鬼线识别方法。实验结果表明:布里渊光谱仪的理论波长偏差超过了10 pm,相对标定可将波长不确定度降低到±2.5 pm,绝对标定可将波长不确定度进一步降低到±0.035 pm。

变温环境FBG解调仪复合多波长参考稳定方法研究

通过分析光纤可调谐光纤Fabry-Perot(F-P)滤波器的温度特性,解释了变温环境下FBG解调稳定性下降的原因。进而提出了一种基于F-P标准具和HCN气室复合多波长参考的FBG解调方法。此方法将变温下FBG解调误差分解为F-P标准具波长参考误差和线性拟合误差。首先根据多光束干涉理论和HCN气室吸收峰波长不随温度变化的特性,求得F-P标准具各波长参考误差和各HCN吸收峰波长线性拟合误差;然后通过多项式拟合算法准确得到各FBG线性拟合误差;最后补偿FBG波长参考误差和线性拟合误差得到绝对波长解调值。实验结果表明,20℃~60℃变温环境下,与HCN气室单峰校正相比,复合多波长参考FBG解调误差从±56.8pm降低到±11.7pm,标准差从24.0pm降低到4.6pm,有效提高了变温环境下FBG的解调稳定性。