【摘要】：傅立葉變換光譜遙感技術(shù)在氣象觀測(cè)等領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用并逐步成為一種趨勢(shì)。我國(guó)新一代靜止與極軌氣象衛(wèi)星平臺(tái)上都將裝備傅立葉變換光譜遙感探測(cè)儀。光譜準(zhǔn)確度是傅立葉變換光譜遙感探測(cè)儀的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo),它與大氣溫度、濕度反演精度密切相關(guān)。光譜標(biāo)定是光譜遙感探測(cè)儀光譜準(zhǔn)確度的重要保證環(huán)節(jié)。作為定標(biāo)光源的穩(wěn)頻激光器其波長(zhǎng)需要被精確測(cè)量。本文針對(duì)光譜遙感探測(cè)儀定標(biāo)激光器波長(zhǎng)精確測(cè)量技術(shù)展開(kāi)研究,具有較強(qiáng)的工程實(shí)用價(jià)值。論文對(duì)激光波長(zhǎng)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了綜合研究和分析,確定采用邁克爾遜激光波長(zhǎng)測(cè)量技術(shù)對(duì)光譜遙感探測(cè)儀定標(biāo)激光器的波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量。論文從理論上分析了邁克爾遜激光波長(zhǎng)測(cè)量技術(shù)中參考激光頻率穩(wěn)定度、參考激光和待測(cè)激光之間的平行性、干涉條紋計(jì)數(shù)精度、空氣折射率精度、激光衍射誤差等因素對(duì)激光波長(zhǎng)測(cè)量精度的影響,提出了減小誤差的方法,根據(jù)風(fēng)云衛(wèi)星干涉式大氣遙感探測(cè)儀波長(zhǎng)標(biāo)定需求制定了定標(biāo)激光器波長(zhǎng)精密測(cè)量技術(shù)方案。邁克爾遜激光波長(zhǎng)測(cè)量技術(shù)中參考激光頻率穩(wěn)定度對(duì)激光波長(zhǎng)測(cè)量精度具有直接影響。論文對(duì)參考激光穩(wěn)頻技術(shù)開(kāi)展了研究,選用頻率調(diào)制光譜技術(shù)對(duì)DFB半導(dǎo)體激光器進(jìn)行穩(wěn)頻,提出了免相位調(diào)節(jié)的激光穩(wěn)頻方法。該方法提高了穩(wěn)頻系統(tǒng)對(duì)調(diào)制頻率的適應(yīng)性,同時(shí)也免除了相位調(diào)節(jié)的繁瑣過(guò)程。激光波長(zhǎng)測(cè)量精度受到空氣折射率的影響,高精度激光波長(zhǎng)測(cè)量時(shí)必須進(jìn)行空氣折射率修正。論文對(duì)空氣折射率算法開(kāi)展了研究,對(duì)Rueger空氣折射率算法進(jìn)行了修正。修正后Rueger空氣折射率算法在算法復(fù)雜度改變不大的情況下,提高了算法的計(jì)算精度。論文對(duì)干涉條紋計(jì)數(shù)方法進(jìn)行了改進(jìn),改進(jìn)后的計(jì)數(shù)方法充分利用了干涉儀的光程差,提高了激光波長(zhǎng)測(cè)量精度。研究結(jié)果表明,邁克爾遜激光波長(zhǎng)測(cè)量技術(shù)能夠滿足風(fēng)云衛(wèi)星干涉式大氣垂直探測(cè)儀定標(biāo)激光器波長(zhǎng)精密測(cè)量的需求。課題研究結(jié)果對(duì)星載傅立葉變換光譜儀的光譜標(biāo)定工作具有工程參考價(jià)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(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH744

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