The master laser of an injection-seeded laser for Doppler wind lidar is frequency stabilized to a Fabry-Perot (FP) cavity using Pound-Drever-Hall technique. The FP cavity is specially designed to gain high temperature stability with Zerodur cavity and spacer. A computer based controller is used to sample and process the error signal. After the master laser is locked, the relative frequency drift is +-25 kHz in 1 s, and +-5 kHz in 1 h, which can satisfy the need of Doppler wind lidar.

针对多普勒激光雷达激光源短期频率漂移低于1 MHz的要求, 设计了一种共焦干涉仪作为频率标准进行稳频。通过对三种不同材料制成的共焦法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉仪中心频率随温度漂移情况进行分析对比, 选用零膨胀微晶玻璃材料制作共焦法布里-珀罗干涉仪, 腔镜和隔离器通过光胶的方式进行组合, 并且置于温控精度优于0.01 K的双层密封温控箱中。经过实验测量, 共焦法布里-珀罗干涉仪的自由光谱范围为370 MHz, 透射谱半峰全宽(FWHM)为1.7 MHz, 精细度为220。采用该共焦干涉仪进行稳频, 理论稳频精度可达0.15 MHz, 满足激光多普勒雷达单频激光源的稳频要求。

介绍了使用法珀(Fabry-Perot,F-P)标准具作为频率标准的三种稳频方法,并且进行理论分析,分别得出了各种方法的鉴频曲线.通过对鉴频曲线进行比较发现边频锁定技术具有斜率大、信号强、控制范围广的优点,优于另外两种方法,是一种理想的激光稳频技术.

设计了一种应用球面菲涅耳波带反射面与非球面反射面结合的成像物镜。对球面结构的菲涅耳波带反射面进行分析,推导了球面菲涅耳波带反射面近似替代非球面的方法,采用单片球面菲涅耳波带反射面和三片非球面反射面设计成像物镜,在放大倍数100×、视场角120°、菲涅耳数2.5情况下,调制传递函数在放大成像侧可实现0.6 lp/mm的40%以上,畸变小于2.2%。该设计方法为菲涅耳波带片应用于可见光成像提供了参考,并随着菲涅耳器件加工技术的不断发展具有良好的应用前景。

基于非成像光学的光学扩展量概念,结合冷反光碗方程,将光源发光弧长内部的强度分布和角度分布作为权重函数,导出了出射光斑的光能量分布,分析了带反光碗的超高压汞灯出射光斑的光学扩展量.根据理论分析模型,实际模拟了输出光斑的光能分布与光学扩展量的关系曲线.为了验证分析方法的正确性,提出采用积分球测量光学扩展量和光能分布的方法,实验测量并验证了模拟得到的曲线,从而为照明系统的设计提供了有价值的参考.