紧凑型PDH激光稳频系统提升多普勒测风雷达精度

本文主要探讨了PDH（Pound-Drever-Hall）激光稳频控制技术在多普勒测风激光雷达系统中的应用。PDH技术是一种精密的频率锁定方法，对于确保激光器的高稳定性至关重要。在这个研究项目中，科研人员设计并构建了一套结构紧凑且操作灵活的PDH激光稳频系统，用于解决激光器在实际应用中的频率漂移问题。 系统的核心部分包括直接数字频率合成器（DDS），它负责产生高频相位调制信号，以补偿激光器的频率变化。模拟混频器则用于解调这些高频信号，提取出激光器的频率漂移信息。高集成度的数字信号处理器（DSP）作为系统的核心控制单元，负责整个稳频过程的管理，包括总线控制、信号处理以及PID（比例积分微分）伺服控制算法的执行。PID控制是一种常见的反馈控制策略，通过实时测量和调整，确保激光频率保持在预设的共振频率附近。 实验结果显示，该系统在2.5小时内，激光器的相对频率漂移保持在±17 kHz的范围内，其均方根误差（RMS）为5 kHz，这表明其绝对频率稳定度非常优秀，优于200 kHz。当系统受到外部干扰，如主动对法布里珀罗干涉仪（FPI）施加的6 Hz固定扰动时，系统能在30 ms内迅速恢复稳定，显示出极高的动态响应能力。 这种激光稳频控制技术对于多普勒测风雷达系统来说尤其重要，因为其能够保证雷达对风速测量的高精度，达到0.1 m/s，这对于气象观测和风力发电等领域的需求来说是必不可少的。因此，这项研究不仅提升了激光雷达系统的性能，也为相关领域的应用提供了关键技术支持。同时，文中提到的关键词如激光技术、PDH稳频、法布里珀罗干涉仪、共振频率、数字信号处理和伺服控制，都揭示了研究的焦点和关键要素。