针对最高分辨率可达0.1 pm的布里渊近红外光谱仪波长标定的难题,基于多次标定逐步降低波长误差的思路,提出了一种协同融合标定原理的标定流程:首先,基于布里渊光谱分析理论模型,结合泵浦信号波长、受激布里渊频移、增益谱线型函数等推导出超高分辨率光谱的理论波长;然后,采用FP标准具进行相对波长的标定;最后,基于气室完成绝对波长的标定。气室中充入HCN+ 12CO+ 13CO混合气体,以实现C+L波段的覆盖。针对可能存在的光谱鬼线,提出了一种基于受激布里渊增益谱与衰减谱共生特性的鬼线识别方法。实验结果表明:布里渊光谱仪的理论波长偏差超过了10 pm,相对标定可将波长不确定度降低到±2.5 pm,绝对标定可将波长不确定度进一步降低到±0.035 pm。

单光子探测激光测距是实现远距离高精度测距的一种重要方法。由于白天的背景噪声约为夜晚的100万倍,传统的单光子探测器白天极易饱和甚至损坏,单光子探测激光测距在白光背景噪声环境中非常难识别微弱的回波信号。本文发展了一种基于FP标准具滤光的单光子探测激光测距装置,采用532 nm窄带干涉滤光片和线宽为10 pm的FP标准具进行二级滤光,并且通过压电旋转台驱动FP标准具,使其中心波长与激光波长锁定,保持最大的透过率。该测距装置有效地降低了白光背景噪声,采用PMT单光子探测器,在532 nm波段实现了白天单光子探测激光测距。在实验中,阳光照度为1.1×104 lx时,背景光噪声计数被抑制到900 kcps,探测距离为14 km时,信噪比可达16 dB。

基于Fabry-Perot标准具的直接探测测风激光雷达是中高层大气风场探测的有效手段之一, 系统保持长期稳定地运行是监测风场变化的基本需求; 通过对DWL给出的无效探测数据进行的深入剖析, 得出是激光发射频率发生了相对漂移所致; 然后, 搭建实验验证内在机理, 得出, Nd:YAG激光器中种子激光器工作环境温度每变化1 ℃将导致激光发射频率产生1.536 GHz漂移, 可致使透过率变化最大达46.1%, 标准具工作环境温度每变化1 ℃相当于激光频率产生的相对漂移量737.7 MHz; 当满足小于1 m/s的系统误差时, 需要建立三级温控机制, 将系统整体处于调控精度为1 ℃的恒温环境中工作, 另外将种子激光器、标准具分别置于调控精度为0.001 ℃的恒温箱内工作, 能够满足风场探测的要求。

已研制成功一台1064nm直接探测多普勒测风激光雷达，采用Fabry－Perot(FP)标准具的双边缘技术，用于探测对流层三维风场廓线分布。介绍了多普勒测风激光雷达的基本工作原理、总体结构和技术参数，较为详细地叙述了各部分的结构及其功能，并给出了合肥地区对流层风场廓线分布的初步探测结果。结果表明，该激光雷达性能稳定，达到了设计指标。