【摘要】：傅立葉變換光譜遙感技術在氣象觀測等領域得到了非常廣泛的應用并逐步成為一種趨勢。我國新一代靜止與極軌氣象衛(wèi)星平臺上都將裝備傅立葉變換光譜遙感探測儀。光譜準確度是傅立葉變換光譜遙感探測儀的一項重要技術指標,它與大氣溫度、濕度反演精度密切相關。光譜標定是光譜遙感探測儀光譜準確度的重要保證環(huán)節(jié)。作為定標光源的穩(wěn)頻激光器其波長需要被精確測量。本文針對光譜遙感探測儀定標激光器波長精確測量技術展開研究,具有較強的工程實用價值。論文對激光波長測量技術進行了綜合研究和分析,確定采用邁克爾遜激光波長測量技術對光譜遙感探測儀定標激光器的波長進行測量。論文從理論上分析了邁克爾遜激光波長測量技術中參考激光頻率穩(wěn)定度、參考激光和待測激光之間的平行性、干涉條紋計數(shù)精度、空氣折射率精度、激光衍射誤差等因素對激光波長測量精度的影響,提出了減小誤差的方法,根據風云衛(wèi)星干涉式大氣遙感探測儀波長標定需求制定了定標激光器波長精密測量技術方案。邁克爾遜激光波長測量技術中參考激光頻率穩(wěn)定度對激光波長測量精度具有直接影響。論文對參考激光穩(wěn)頻技術開展了研究,選用頻率調制光譜技術對DFB半導體激光器進行穩(wěn)頻,提出了免相位調節(jié)的激光穩(wěn)頻方法。該方法提高了穩(wěn)頻系統(tǒng)對調制頻率的適應性,同時也免除了相位調節(jié)的繁瑣過程。激光波長測量精度受到空氣折射率的影響,高精度激光波長測量時必須進行空氣折射率修正。論文對空氣折射率算法開展了研究,對Rueger空氣折射率算法進行了修正。修正后Rueger空氣折射率算法在算法復雜度改變不大的情況下,提高了算法的計算精度。論文對干涉條紋計數(shù)方法進行了改進,改進后的計數(shù)方法充分利用了干涉儀的光程差,提高了激光波長測量精度。研究結果表明,邁克爾遜激光波長測量技術能夠滿足風云衛(wèi)星干涉式大氣垂直探測儀定標激光器波長精密測量的需求。課題研究結果對星載傅立葉變換光譜儀的光譜標定工作具有工程參考價值。
[Abstract]:Fourier transform spectral remote sensing technology has been widely used in meteorological observation and has gradually become a trend. The new generation of geostationary and polar orbit meteorological satellite platforms in China will be equipped with Fourier transform spectral remote sensing detector. Spectral accuracy is an important technical index of Fourier transform spectral remote sensing detector, which is closely related to the retrieval accuracy of atmospheric temperature and humidity. Spectral calibration is an important guarantee of spectral accuracy of spectral remote sensing detector. The wavelength of a frequency stabilized laser, as a calibrated light source, needs to be accurately measured. In this paper, the precise wavelength measurement technology of calibrated laser with spectral remote sensing detector is studied, which is of great practical value in engineering. In this paper, the laser wavelength measurement technology is studied and analyzed, and the Michelson laser wavelength measurement technique is adopted to measure the wavelength of the calibration laser with the spectral remote sensing detector. In this paper, the frequency stability of the reference laser, the parallelism between the reference laser and the laser to be measured, the precision of interference fringes counting, and the precision of refractive index of air in the Michelson laser wavelength measurement technology are analyzed theoretically. The influence of laser diffraction error on the accuracy of laser wavelength measurement is discussed. A method to reduce the error is put forward. According to the requirement of wavelength calibration of Fengyun Satellite Interferometric Atmospheric remote Sensing detector, a calibrated laser wavelength precision measurement scheme is proposed. The reference frequency stability of Michelson laser wavelength measurement technology has a direct impact on the accuracy of laser wavelength measurement. In this paper, the frequency stabilization technology of reference laser is studied. Frequency stabilization of DFB semiconductor laser is carried out by using frequency modulation spectrum technology, and a phase free laser frequency stabilization method is proposed. This method improves the adaptability of frequency stabilization system to modulation frequency and eliminates the tedious process of phase adjustment. The precision of laser wavelength measurement is affected by the refractive index of air. In this paper, the air refractive index algorithm is studied, and the Rueger air refractive index algorithm is modified. The modified Rueger air refractive index algorithm improves the accuracy of the algorithm without changing the complexity of the algorithm. In this paper, the interferometric fringe counting method is improved. The improved counting method makes full use of the optical path difference of the interferometer and improves the accuracy of laser wavelength measurement. The results show that the Michelson laser wavelength measurement technology can meet the needs of precision measurement of laser wavelength calibration by the wind and cloud satellite interferometric atmospheric vertical detector. The research results are valuable for the spectral calibration of spaceborne Fourier transform spectrometer.
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(上海技術物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH744

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