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风场信息的测量对于人类活动有着重要的作用,瑞利多普勒激光雷达是风场测量的重要手段之一,其关键技术之一就是激光频率的锁定。 论文主要分成两个部分。第一部分主要讲述了风场测量的意义、主要手段和发展,阐明了瑞利多普勒激光雷达的优点。同时对激光频率锁定的必要性和目前的发展情况进行了综述。 第二部分是论文的研究重点。主要是进行标准具参数的优化设计和利用两种方法:激光器稳频和标准具频率跟踪,进行激光频率锁定。首先,对标准具的主要参数进行优化设计,得到标准具的自由谱间距为8GHz,带宽为1.16G,边缘通道间隔为3.48GHz,锁定通道到边缘通道的间隔为1.16GHz。分析标准具表面精细度、平行误差、入射光的入射角和发散角对透过率曲线的影响。其次,分别测量主激光器和种子激光器的出射光的频率的时间特性,获得激光频率漂移的参数。再次,实验测量碘分子吸收池的透过率曲线,设计算法和软件,利用碘池进行激光频率的稳定,并通过实验验证稳频系统的效果。结果表明,进行激光频率稳定后,在10℃温度变化情况下,激光器的出射频率在5小时内变化1.33MHz,对应风速为0.35m/s。最后,实验测量标准具的透过率曲线,设计算法和软件,将标准具透过率曲线的半腰位置锁定在激光出射频率上,并通过实验验证频率跟踪系统的效果分析实验结果表明,在10℃温度变化情况下,标准具的锁定位置与激光频率偏差为0.654MHz,对应风速为0.174m/s。