低漂移外腔半导体激光器驱动电路的设计

针对自制的852 nm外腔半导体激光器,设计了一套低漂移的外腔半导体激光器驱动电路。通过恒温控制模块控制激光二极管的温度,高稳恒流源驱动激光二极管,外腔温控电路用于外腔的温度控制,高压恒压源控制外腔中压电陶瓷的长度。阐述了各部分电路的工作原理,并为降低激光器的频率漂移对电路做了优化。测试结果显示,1 h内激光器频率漂移降为15 MHz。

一种减小Φ-OTDR光纤扰动传感系统中频率漂移误差的新定位算法

针对相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)分布式光纤扰动传感系统中激光器的频率漂移严重影响系统定位准确度的问题,提出了一种新的基于频谱分析的定位算法。该算法将采集的散射曲线数据进行傅里叶变换,然后选择特征频率区间进行功率谱累加得出定位结果,可以有效抑制激光器频漂引起的定位误差。最后搭建了长度为8km的样机进行定位算法的测试,系统的信噪比得到了改善,定位准确性提高,验证了算法的有效性。

采用温控和碘吸收池技术的发射激光稳频技术

多普勒测风激光雷达通过分析系统回波信号的多普勒频移反演出风速,为提高风场探测精度,从稳频技术方面展开研究。在稳频过程中,分别采取措施消除激光频率的长期漂移和短期抖动。针对激光频率的长期漂移,设计并研制了种子激光器温控箱,通过水浴的控温方式大大减小了激光频率的长期漂移,将激光频率稳定在±50 MHz以内;针对激光频率的短期抖动,采用以碘分子吸收池为核心器件的稳频系统,通过半导体控温方式对碘分子吸收池精确控温,控温精度达0.03℃,提高了稳频精度,将激光频率进一步稳定在±8 MHz以内,满足±10 MHz以内的设计精度要求。通过搭建多普勒测风激光雷达系统,对发射激光稳频装置进行系统验证,连续4组风场观测结果表明:系统探测高度为17 km,绝大部分方差在4 m/s以下,满足测风激光雷达测量指标的要求。