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DFB半导体激光器线性调频技术研究

赵清云  
【摘要】:线性调频连续波(LFMCW,Linear Frequency Modulated Continuous Wave)激光器雷达测距技术是一种非接触式、高精度、高效率、无盲区的大尺寸绝对距离测量技术。其测距原理要求必须有一个高调频线性度的可调谐激光器,而实际中的可调谐激光器都存在固有的调频非线性,差拍信号的频谱会因此出现展宽,测距的分辨率和精度会受到严重影响。本文主要围绕DFB激光器的线性调频技术研究,简要说明了DFB激光器注入电流调频原理及调频非线性产生的原因。对调频非线性的影响进行了理论分析和仿真。测试了激光器的静态调频参数,设计并搭建了DFB激光器的动态调频特性测试系统对DFB激光器的动态调频特性进行了测试,实现结果表明DFB激光器调频带宽随调制频率的增加而减小,并分析了这种现象产生的原因。从理论上推导了基于软件的非线性校正迭代算法模型,并搭建了非线性软件校正系统进行了实验,很大程度上降低了DFB激光器的调频非线性,而且这种方法也适用于其他类型的电流注入式调谐激光器。另外这种校正方法也可以实现对激光器调频速率的改变。对基于光电锁相环的DFB激光器线性调频系统进行了分析、仿真、电路设计以及等效模型的测试。使用DFB激光器作为调频源进行调频连续波干涉测距,对激光器未经校正和经过校正后的测距重复性精度进行了对比分析,实验结果表明经过校正后的测距精度提高了29.26倍。但是由于激光器功率的波动、扫频的拐点效应、系统中的噪声的影响,以及设计的非线性开环校正方法本身存在的问题,经过非线性校正后激光器仍残余不小的非线性。


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