单频脉冲激光器的分子吸收光谱频率稳定技术研究-论文.pdf

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1、第41卷第9期中国激光Vo1．41，No．92014年9月CHINESEJOURNAL0FLASERSSeptember，2014单频脉冲激光器的分子吸收光谱频率稳定技术研究沈红超吴松华秦胜光刘金涛张凯临刘秉义(中国海洋大学信息科学与工程学院，山东青岛266100；北京华航无线电测量研究所，北京100013)摘要单频脉冲激光器的频率稳定性显著地影响直接探测多普勒激光雷达的风速测量准确性，工作在半导体抽运Nd：YAG激光器倍频532am的种子注入脉冲激光器的典型自由频率漂移可达15MHz／min，相当于4

2、m／s风速误差。基于碘分子吸收光谱稳频原理，采用La5v!ew虚拟仪器控制技术，对种子注入脉冲放大式的半导体抽运Nd：YAG激光器进行稳频，实现了脉冲激光器的频率扫描、碘分子1109光谱吸收线的自动匹配和频率锁定。长时间(大于2h)频率漂移标准偏差为0．8MHz，等效风速误差为0．2m／s，达到直接探测多普勒测风激光雷达长时间测量对脉冲激光器的频率稳定要求。关键词激光器；锁频；测风激光雷达；比例积分中图分类号TN247文献标识码Adoi：10．3788／CJL2o1441．0902010Frequenc

3、yStabilityBasedonMolecularAbsorptionSpectrumofSingle-FrequencyPulseLaserShenHongchaoWuSonghuaQinShengguang。LiuJintaoZhangKailinLiuBingyiCollegeofInformationScience&Engineering，OceanUniversityofChina，Qingdao，Shandong266100，China、＼BeOingHuahangRadioMeasure

4、mentInstitute，Beijing100013，China／AbstractFrequencystabilityofQ—switchedNd：YAGlasersignificantlyaffectsthewindmeasurementaccuracyofdirectdetectionDopplerLidar．Thetypicalfreefrequencydriftofdiode—pumpedNd：YAGlaserworkingatdoublingfrequency532nmbasedonseed

5、injectioncanreach15MHz／min，correspondinglytoaweedspeedmeasurementerrorof4m／s．ByusingvirtualinstrumentcontroltechnologyofLabview，thefrequencyofpulsedlaserissuccessfullyscanned，andiodineabsorptionline1109ismatchedautomatically，whichgetthefrequencyononeofth

6、etwoslopesoftheline．Standarddeviationoffrequencystabilityisabout0．8MHzforalongtime(morethan2h)，whiletheequivalentwindspeederroris0．2m／s．Therequirementoffrequencystabilityisachievedduringlong·termlidarmeasurements．Keywordslasers；frequencylocking；windlidar

7、；proportionintegrationd讧ferentiati0n0CIScodes140．3425：140．3520：280．33401引言吸收器等，可以获得高光束质量激光输出，然而对于高功率的窄线宽稳频激光器是多普勒激光雷高功率的调Q激光器，调制波长元件容易损坏，激光器的破坏阈值降低，实现起来较为复杂。注入锁达、高光谱分辨率激光雷达的发射光源，也是激光光频技术[1]，也称种子注入技术，是较简单易行的实现谱学和非线性光学研究领域所需要的重要激光光窄线宽、高功率、高光束质量激光发射的方法，其原源。

8、由于要求较高的激光增益，高功率激光器会产理是把窄线宽的单纵模连续激光作为种子源，注入生多模振荡、空间烧孑L效应、热致透镜效应和双折射到另一高功率振荡腔中，进行功率放大，以获得单纵效应等，导致激光单频特性和光束质量下降。在腔模、窄线宽、高功率激光输出。内加入波长控制元件，如光栅、棱镜、标准具、可饱和收稿日期：2014-03—19；收到修改稿日期：2014—05—09基金项目：国家自然科学基金(41375016)作者简介：沈红超(1985一)，