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近年来，为推进海洋科技创新引领，实现以海兴国，中国制定了一系列海洋发展规划。实时准确地获取海洋温盐深等海洋物理参数可以为海洋资源的开发和利用提供多方位基础保障。当前国际海洋温盐深参数测量的主流设备仍未有中国的一席之地。海水温度是海洋科考研究中的一个重要指标，研究并掌握海水温度的变化规律对海洋领域各方面的研究都具有重要意义。
本文研究了π相移光栅应用于温度测量时影响系统长期稳定性的因素，以置于镓固定点瓶内的π相移光栅反射谱透射窗口的中心频率作为频率参考标准进行激光器的锁频。在镓熔点温度下参考光路相对稳定，为研究测量系统提供参考频率标准。
基于以上研究背景，本文的主要研究内容为:基于激光扫频和锁频原理，以置于镓点瓶内部的π相移光栅反射谱透射窗口的中心频率作为准频率标准源，通过反馈调节电流驱动以实现激光器电流调谐从而将激光器输出频率锁定在π相移光栅反射谱透射窗口的中心频率之上。镓点瓶为π相移光栅提供一个温度稳定的环境，降低中心频率的漂移，增强锁频稳定性，并通过实验验证了该方法。此外，本文基于准频率标准源进行了温度传感实验，通过设置参考光路和传感光路，将传感π相移光栅置于TEC半导体制冷片上以改变其漏度，从而引起传感π相移光栅的中心频率发生漂移，使用互相关算法解调出温度变化量与频率漂移量之间的关系，得出温度传感经验公式及温度传感分辨率、准确度和量程等参数。本文的创新点体现在:将π相移光栅置于镓点瓶内部作为激光器稳频所需要的频率参考标准及温度测量的基准点，将其应用于温度传感时，理论上可以实现较高的分辨率和准确度。
实验结果表明，采用200mHz，800mV的三角波进行激光扫频时，当有10％的激光输入π相移光栅，该系统的最小频率分辨率为3.781MHz，扫频范围为30GHz，锁频之后5分钟内的频率起伏程度为471MHz，基于阿伦方差和卡尔曼滤波对系统噪声进行分析及优化滤波，滤波后3小时的频率起伏为158MHz，利用阿伦方差计算所得的频率稳定度在1s积分时间内的频率稳定度为6×10-8，1000s积分时间内的频率稳定度为2×10-10。将该准频率标准源应用于温度传感时，最终测量的温度分辨率为0.0167℃，温度测量的准确度为±0.1393℃，对于30GHz的扫频范围所对应的温度传感量程为26.4568℃。通过提高ADC/DAC的位数来提高系统的分辨率，可以实现更加精准的温度传感。此外，该实验系统所用到的各仪器参数对测量准确度影响较大，若能采用稳定性更好、精度更高的仪器，系统的准确度能够得到有效改善。
本文研究了π相移光栅应用于温度测量时影响系统长期稳定性的因素，以置于镓固定点瓶内的π相移光栅反射谱透射窗口的中心频率作为频率参考标准进行激光器的锁频。在镓熔点温度下参考光路相对稳定，为研究测量系统提供参考频率标准。
基于以上研究背景，本文的主要研究内容为:基于激光扫频和锁频原理，以置于镓点瓶内部的π相移光栅反射谱透射窗口的中心频率作为准频率标准源，通过反馈调节电流驱动以实现激光器电流调谐从而将激光器输出频率锁定在π相移光栅反射谱透射窗口的中心频率之上。镓点瓶为π相移光栅提供一个温度稳定的环境，降低中心频率的漂移，增强锁频稳定性，并通过实验验证了该方法。此外，本文基于准频率标准源进行了温度传感实验，通过设置参考光路和传感光路，将传感π相移光栅置于TEC半导体制冷片上以改变其漏度，从而引起传感π相移光栅的中心频率发生漂移，使用互相关算法解调出温度变化量与频率漂移量之间的关系，得出温度传感经验公式及温度传感分辨率、准确度和量程等参数。本文的创新点体现在:将π相移光栅置于镓点瓶内部作为激光器稳频所需要的频率参考标准及温度测量的基准点，将其应用于温度传感时，理论上可以实现较高的分辨率和准确度。
实验结果表明，采用200mHz，800mV的三角波进行激光扫频时，当有10％的激光输入π相移光栅，该系统的最小频率分辨率为3.781MHz，扫频范围为30GHz，锁频之后5分钟内的频率起伏程度为471MHz，基于阿伦方差和卡尔曼滤波对系统噪声进行分析及优化滤波，滤波后3小时的频率起伏为158MHz，利用阿伦方差计算所得的频率稳定度在1s积分时间内的频率稳定度为6×10-8，1000s积分时间内的频率稳定度为2×10-10。将该准频率标准源应用于温度传感时，最终测量的温度分辨率为0.0167℃，温度测量的准确度为±0.1393℃，对于30GHz的扫频范围所对应的温度传感量程为26.4568℃。通过提高ADC/DAC的位数来提高系统的分辨率，可以实现更加精准的温度传感。此外，该实验系统所用到的各仪器参数对测量准确度影响较大，若能采用稳定性更好、精度更高的仪器，系统的准确度能够得到有效改善。