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激光测风雷达是目前唯一能够获取地面到低平流层三维风场的遥感手段，它主要应用在大气动力学、气象、气候预报和科学研究等领域。激光测风雷达主要分为两种:一种是直接探测激光测风雷达，主要探测目标为分子;另外一种是相干探测激光测风雷达，主要探测目标为气溶胶。直接探测激光测风雷达以其直接探测分子的平均运动速度而得名，因此它是探测低平流层风场的最重要手段。本文中所用的光学鉴频器是基于Fabry-Perot的光学干涉仪，采用两个干涉通道形成双边缘检测，将回波信号的多普勒频移量转化为能量变化，最后根据探测到的信号变化解算出多普勒频移和风速。该光学鉴频器光学平面度和平行度极高:例如光学鉴频器平面度峰谷值(PV)达到百分之一波长，环境参量改变易造成精细度恶化，腔长对温度参量敏感易造成透过率曲线漂移等，因此需要对鉴频器进行精密控制和光谱标定以解决使用过程不稳定的问题，这也是当前基于Fabry-Perot直接探测激光测风雷达发展较早但一直未有可靠运行的产品出现的技术瓶颈之一。基于此本论文着重研究了鉴频器的精密温控，透过率曲线的精密标定等内容，具体如下: 本论文主要研究工作如下: (1)鉴频器的温度精密测量和控制:F-P鉴频器对温度环境十分敏感，为了解决温度变化对鉴频器的影响，本论文设计一种实现鉴频器高精度温度控制方案,采用弱电流双路方向可切换的电流源驱动方案，显著减小了自热效应、器件温漂，消除了电流源匹配误差。采用基于数字和模拟混合控制技术提高了测量精度，实验结果表明，在30℃到50℃范围内温度测量误差为0.0036℃，温度控制精度为0.0062℃。该控制精度对鉴频器的影响为频率移动0.11MHz，对应速度测量误差为0.0195m/s。 (2)单频紫外激光器产生的355nm的激光作为激光测风雷达光源，需要实现光信号到电信号的转换和激光能量的采集。单频紫外激光器脉冲宽度为6ns，本论文设计了一种能实现光电转换的积分电路。经过实验，激光信号经过该积分电路后，得到电信号的宽度为250us，从而激光能量能够轻松为后续模数转换电路采集。 (3)基于F-P鉴频器透过率曲线的精确标定的技术。本论文设计了一套用于鉴频器光谱标定的子系统。利用激光注入F-P鉴频器并进行鉴频器曲线的扫频和标定，通过自主设计积分电路、基于FPGA的扫频控制电路、采集电路，通过数据处理，实测两个探测通道的透过率谱线，标定出实测灵敏度曲线。解决由于F-P鉴频器在运行过程中的环境蠕变，导致光谱的移动以及测量误差。经过实验，获取了鉴频器透过光谱标定数据和测量灵敏度的标定数据等。实验结果表明:当风速为1m/s时，标定后的数据可以将风速误差降低0.4186m/s，当风速为10m/s时，标定后的数据可以校正掉2.7614m/s风速误差。 本论文的工作内容重点在于对F-P光学鉴频器的温控技术和标定技术，为该鉴频器的实用化提供了解决思路，研究成果应用于低平流层激光测风雷达系统。