申请/专利权人：哈尔滨工业大学

申请日：2023-11-06

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117410822B

主分类号：H01S5/0687

分类号：H01S5/0687;H01S5/068;H01S5/0683

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2024.02.02#实质审查的生效;2024.01.16#公开

摘要：本发明属于调制吸收光谱稳频技术领域，公开了基于特征曲线重构的调谐光源稳频方法及系统，本发明搭建了一套基于光源内调制式吸收光谱稳频控制方法及系统，针对微探头激光干涉测量基准难以兼顾大幅度高带宽调频和高精度稳频、导致大量程测量下难以获得高相对精度的问题，提出一种基于鉴频曲线重构的大幅度高带宽调频下高精度激光稳频方法，在大幅度高带宽调制条件下，建立鉴频特征曲线畸变模型和畸变矫正模型，利用矫正模型反馈调节相位补偿并重构鉴频曲线，明确锁定点与稳频基准点的对应关系，实现气体分子吸收基准点锁定跟踪，精准控制大范围高带宽调谐中心频率。

主权项：1.基于特征曲线重构的调谐光源稳频方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：激光器2输出激光到光纤耦合器4，光纤耦合器4将激光分为两束，一束作为出射光，另外一束作为信号光进入乙炔吸收气室5，通过光电探测器6转换为电信号，再由模数转换器7送入稳频控制系统8中；步骤二：改变激光器2的激光驱动温度以调节输出波长至乙炔气体目标吸收峰附近，乘法器11中光强信号与载波信号相乘，再通过低通滤波器12得到鉴频信号H*v，由峰值检测单元13中计算得到H*v的峰值MAX*、谷值MIN*，以及二者的和值D*、差值G*；步骤三：相位补偿单元14中，首先粗略判断，以30°的步长调节载波补偿相位α*，重复步骤二中的过程，记录G*值并通过拟合曲线得到最大值，同时记录对应的载波补偿相位量α0；接着准确判断，将粗略判断的α0作为调整中心，在前后15°的范围内以5°的步长调节补偿相位，继续重复步骤二中的过程获取较为准确的载波相位延迟补偿值α以及对应的和值D、差值最大值Gmax；步骤四：锁频点计算单元15中将步骤三得到的D值乘以比例因子k，计算结果即为重新设定的锁频点；步骤五：完成锁频点重新设定后，得到的误差结果通过PI调节器17输出控制信号，以调节激光器2的驱动电流值和驱动温度值，从而实现将激光器2的输出频率稳定在锁频点；所述步骤一中，调制后的激光器输出频率为vm＝v+Δvmcosω0t，此时激光器输出的光强信号为I[v+Δvmcosω0t]，利用泰勒公式对光强信号在频率v处进行展开并合并同类项得： 其中，Δvm为调制频率范围，ω0为调制频率，光强信号与载波参考信号cosω0t-α*相乘后得到的鉴频信号为： 其中α*为待补偿相位，对H*v展开后，以v＝v0为中心，补偿后的鉴频信号分别包括奇函数项Ho*v和偶函数项He*v，表示为光强信号I关于激光输出频率v的一阶导数，v0为可溯源的乙炔气体目标吸收峰对应的频率，a为乙炔吸收峰的吸收率，γ为乙炔吸收峰谱线的半高宽，为由于光路延迟导致调制信号和同频率载波信号之间存在的相位延迟量，m为伴随光强调制系数，为由于伴随光强导致激光频率调制与光源功率调制之间存在的相位差，α为相位补偿量。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 哈尔滨工业大学 基于特征曲线重构的调谐光源稳频方法及系统

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