项目名称: N2O差分吸收激光雷达单频激光源频率控制技术研究

项目编号: No.61505250

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 王磊

作者单位: 中国空间技术研究院

项目金额: 21万元

中文摘要: 本项目针对N2O气体差分吸收激光雷达应用需求,开展1.9μm LD谐振泵浦Ho:YAG注入锁定单频激光器关键技术研究。对获得2122nm单频激光输出的机理问题开展理论研究,优化NPRO结构参数和实验装置,实现2122nm单频激光稳定输出;对影响单频激光频率稳定性的内外界因素进行理论分析和数学建模,采用N2O气体吸收池主动稳频技术结合PZT和温度双调谐手段,实现单频激光频率稳定。对单频注入锁定过程进行动力学时域建模分析,对影响注入锁定成功率及脉冲激光频率稳定性的因素进行分析,提出融合Ramp-Hold-Fire和Pound-Drever-Hall技术特点的双PZT控制的技术方案,消除内外因素对单频激光频率造成的抖动。采用偏振调制器实现On-line与Off-line种子激光的快速切换,搭建实验系统,对理论模型和频率控制技术进行实验验证,达到N2O差分吸收激光雷达对激光波长和频率稳定性的要求。

中文关键词: 差分吸收激光雷达;单频激光器;共振泵浦;种子注入锁定;稳频激光器

英文摘要: This project mainly investigates 1.9μm diode laser resonantly-pumped Ho:YAG single frequency, frequency-stabilization pulsed laser technology for the application of N2O Differential Absorption Lidar (DIAL). The mechanism to obtain 2122 nm single frequency laser output is theoretically studied. Meanwhile, parameters optimization of NPRO structure and experimental setup are carried out to achieve stable 2122nm single frequency laser output. Mathematical modeling is established to theoretically analyze internal and external factors which impact the frequency stability of single-frequency laser. N2O gas absorption cell frequency stabilization technology combined with PZT and temperature control method, is employed to ensure frequency stabilization. Time-domain modeling is established to analyze dynamics process of single-frequency injection locking. The factors affecting the success rate and frequency stability of injection locking pulse laser are analyzed, then dual PZT control technology, which combines the advantages of Ramp-Hold-Fire technique and Pound-Drever-Hall technique, is put forward to eliminate frequency jitter caused by internal and external factors. Polarization modulator is utilized to achieve fast switching between On-line laser and Off-line laser. Experimental setup is built up to validate theoretical models and frequency control technology to achieve laser wavelength and frequency stability requirements of N2O differential absorption lidar.

英文关键词: Differential absorption lidar;Single-frequency laser;Resonantly pump;Seed injection locking;Frequency-stability laser

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