题目：基于F-P腔的激光器稳频技术研究

激光器稳频技术能够提高激光器的频率稳定性，高频率稳定性激光器在光纤通信、精密测量、谐振式光学陀螺等各个科学发展领域都有着重要的应用价值。F-P腔具有良好的鉴频特性，且频域输出特性稳定。将激光器频率锁定在高清晰度F-P腔的共振频率上，能够实现实现激光器稳频。论文主要开展了以下研究工作：

1、完成了基于F-P腔的激光器稳频技术的理论研究。阐明了基于F-P腔稳频技术的基本原理，重点论述了基于F-P腔色散曲线的稳频技术基本原理以及基于此方案的稳频系统，并用光波调制原理及光学传递函数法建立了稳频系统信号传递过程的数学模型。对影响稳频误差信号的主要因素进行了理论分析，为后续的光路设计与优化、电路元器件选型及反馈控制设计提供了理论依据。

2、针对稳频系统的核心器件——F-P腔进行了详细的理论和数值仿真分析。首先阐明了多光束干涉原理，并推导了F-P腔传递函数的表达式；之后进一步仿真分析了F-P腔镜面反射率、镜面色散损耗、腔内损耗等参数对色散型误差信号曲线的影响，完成了应用与稳频系统的F-P腔清晰度、腔长等重要参数的设计；同时，利用光学ABCD原理及高斯光束模型仿真分析了F-P腔内光束模式与准直器、平凸透镜及F-P腔三者相对位置的关系，完成了最佳的F-P腔模式匹配光路方案。

3、完成了稳频系统高频相位调制参数的研究。结合上述分析得到的F-P腔频域输出特性，利用贝塞尔函数展开等数学处理方法，分析了光波正弦波相位调制的调制频率与调制深度对F-P腔色散信号输出特性的影响；利用马赫-曾德（M-Z）结构标定了电光调制器EOM调制电压与调制深度之间的关系。

4、完成了解调电路和伺服控制系统的研究。基于信号相关解调的原理，分析了入射及参考信号强度、相位差等因素对解调输出信号的影响；完成了解调电路中放大器及带通滤波器的选型与测试。之后针对高频信号处理的需要，设计并绘制了专用PCB电路板，成功的实现了误差信号的解调；针对模拟解调电路输出信号噪声大的特点，利用LabView FPGA实现了对解调信号数字滤波及偏置电压处理，并实现了对激光器PZT的实时PI反馈控制，完成了激光器稳频系统的设计。

5、测试了基于F-P腔的稳频激光器频域输出特性。通过拍频干涉法测量了稳频激光器频率稳定性，结合试验所得数据及阿伦方差计算，验证了不同积分时间内的激光器频率稳定度。

6、探索了载波抑制型激光器稳频方案。总结了目前激光器稳频系统中实现载波抑制的方案，并提出了利用F-P腔色散曲线和二次谐波解调实现了对参考腔的载波抑制；实验验证了该方案的载波抑制比，并对其稳频效果进行了验证。