一种扫描腔长时进行光学频率补偿的Fabry-Perot标准具标定系统和方法

摘要

本发明提供了一种扫描腔长时进行光学频率补偿的Fabry-Perot标准具标定系统和方法。该系统建立在工作波长为355nm的双边缘直接探测测风激光雷达系统的基础之上，在扫描一台Fabry-Perot标准具的透过率时，用另一台腔长固定的Fabry-Perot标准具实时监测入射到标准具中的激光频率的漂移，利用监测得到的激光频率漂移对扫描得到的透过率曲线的频率横坐标进行修正，从而获得更加准确的透过率曲线，消除由入射激光频率的漂移带来的校准误差，进一步可获得更加准确的频率响应函数，减小了风速误差。本发明有效解决了车载激光雷达的大温差、强震动环境引起的激光频率不稳定所带来的系统误差。

主权项

一种扫描腔长时进行光学频率补偿的Fabry‑Perot标准具标定系统，其特征在于，该系统的工作波长位于355nm，该系统包括激光器（10），第一Fabry‑Perot标准具（11），第一标准具控制器（12），第二Fabry‑Perot标准具（13），第二标准具控制器（14），示波器（15），第一光纤分束器（20），第二光纤分束器（21），第三光纤分束器（22），第四光纤分束器（23），第五光纤分束器（24），第六光纤分束器（25），第一探测器（30），第二探测器（31），第三探测器（32），第四探测器（33），第五探测器（34），第六探测器（35）和第七探测器（36）；第一Fabry‑Perot标准具（11）有三个通道，分别为第一信号I1通道、第二信号I2通道和锁定L通道；第二Fabry‑Perot标准具（13）只有一个监测M通道，从激光器（10）出射的单模激光进入第一光纤分束器（20）后，以分束比1/3分别入射到第六光纤分束器（25）和第二光纤分束器（21）；激光入射到第六光纤分束器（25）后，以分束比3/1，一路经过第二Fabry‑Perot标准具（13）的监测M通道后入射到第六探测器（35），另一路作为监测能量ME通道直接入射到第七探测器（36）；激光入射到第二光纤分束器（21）后，以分束比1/3分别入射到第五光纤分束器（24）和第三光纤分束器（22）；激光入射到第五光纤分束器（24）后，以分束比3/1，一路经过第一Fabry‑Perot标准具（11）的锁定L通道后入射到第四探测器（33），另一路作为锁定能量LE通道直接入射到第五探测器（34）；激光入射到第三光纤分束器（22）后，以分束比1/3，一路作为信号能量IE通道直接入射到第一探测器（30），另一路入射到第四光纤分束器（23）；激光入射到第四光纤分束器（23）后，以分束比1/1，一路经过第一Fabry‑Perot标准具（11）的第一信号I1通道后入射到第二探测器（31），另一路经过第一Fabry‑Perot标准具（11）的第二信号I2通道后入射到第三探测器（32）；第一探测器（30）、第二探测器（31）、第三探测器（32）、第四探测器（33）、第五探测器（34）、第六探测器（35）和第七探测器（36）分别通过七根信号线将信号输入到示波器（15）中；在透过率扫描开始前，首先手动调节第二标准具控制器（14），使得入射激光位于第二Fabry‑Perot标准具（13）以腔长为横坐标的透过率下降沿的半高位置，扫描开始后，第二Fabry‑Perot标准具（13）的腔长固定不变；设定扫描第一Fabry‑Perot标准具（11）腔长时的步长为Δl，扫描步数为N；设定每一步累积的脉冲数为N0；相邻激光脉冲的时间间隔为Δt；每一步所需时间为N0·Δt；扫描N步共需要时间N·N0·Δt；扫描过程中，每扫描一步经过时间N0·Δt后，第一标准具控制器（12）调整第一Fabry‑Perot标准具（11）的腔长增加Δl；每扫描一步，示波器将这一步的时间内的七个探测器输入的N0个脉冲数据记录下来并 计算出每个探测器的脉冲平均强度，从而计算出第一Fabry‑Perot标准具（11）的两个信号通道和锁定通道、以及第二Fabry‑Perot标准具（13）的监测通道的透过率，共扫描N步，扫描完成后，两个标准具的四个通道分别获得N个透过率值。