【摘 要】
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随着科技的发展,激光器有着广泛的应用价值,同时对激光器的稳定性要求也随之增加。拍频法和波长计等是目前测量激光器频率变化量广泛应用的方法,但其价格昂贵且容易引入外界干扰,有很大的测量不准确性,因此研究低成本且高效准确地激光器频率稳定测量技术具有十分重要的意义和广阔的应用前景。为此,本文提出基于光学捷变频的相位敏感光时域反射技术（Phase-sensitive Optical Time Domain
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随着科技的发展,激光器有着广泛的应用价值,同时对激光器的稳定性要求也随之增加。拍频法和波长计等是目前测量激光器频率变化量广泛应用的方法,但其价格昂贵且容易引入外界干扰,有很大的测量不准确性,因此研究低成本且高效准确地激光器频率稳定测量技术具有十分重要的意义和广阔的应用前景。为此,本文提出基于光学捷变频的相位敏感光时域反射技术（Phase-sensitive Optical Time Domain Reflectometry,Φ-OTDR）实现激光器频率漂移的实时测量,其具有成本低、高精度、不受电磁干扰且稳定性好的优势。本文主要有以下几个方面的研究。首先,详细阐述了影响DFB激光器稳定的因素、PDH稳频技术以及Φ-OTDR技术的基本原理。并分析不同调制频率下产生的稳频误差信号的区别,然后理论验证了基于扫频Φ-OTDR系统产生的瑞利散射信号频率变化与主激光器频率变化的关系。其次,根据Φ-OTDR技术的理论,建立了数学模型并进行仿真分析,然后设计并搭建了Φ-OTDR系统的实验装置,并利用光学捷变频技术产生不同频率的脉冲光提取瑞利散射信号。将Φ-OTDR系统测量瑞利信号频率变化与该待测激光器和窄线宽激光器拍频差对比,得到了两者一致的变化范围,成功验证利用光纤中瑞利散射表征激光器的频率变化的可行性。最后,建立激光器频率连续变化的瑞利散射模型,对激光器进行了短期和长期的频率稳定度测量实验。利用内调制和外调制稳频这两种技术对主激光器进行稳频,通过Φ-OTDR系统进行了长期（30min）频率变化测量和短期（300ms）频率变化测量,利用艾伦方差得到激光器频率的稳定度,并对激光器自由运转、外调制稳频以及内调制稳频情况下的测量结果进行了对比与分析。该研究为测量激光器频率稳定度提供了一个新途径和新思路。
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