与传统通信技术相比,相干光通信技术具有灵敏度高、传输距离长、能够快速传输海量数据等优点。若在相干探测中,信号采用脉冲激光调制,会使得信号激光峰值功率更大,从而增大了接收机的接收灵敏度,使得探测距离大大提升。脉冲激光锁相环是脉冲相干探测技术的关键技术,其能实现连续本振激光与脉冲信号激光的相位锁定,近年来成为相干光通信技术研究的热点。本文以宽带低延时脉冲激光锁相环为基础,开展了脉冲激光锁相环的频率捕获技术研究,希望能实现脉冲激光锁相环的快速频率捕获,并将环路初始频差降低至脉冲激光锁相环的快捕带内,从而实现相位锁定。本文的主要内容分为以下四个部分:(1)介绍了光锁相环技术的研究背景,对比了脉冲相干探测与传统的相干探测技术的优劣,总结了国内外光锁相环的研究现状。(2)对几种典型的光锁相环结构进行了介绍与理论分析,然后阐述了多普勒效应产生的原理,分析多普勒频移对光锁相环的频率捕获过程的影响,并对比了4种辅助频率捕获技术方案,得出数字鉴频辅助频率捕获技术在频率捕获精度、捕获范围、自动化等方面的优势。(3)以鉴频器辅助频率捕获技术为基础,分析了基于FFT的数字鉴频器对于脉冲差频信号频率测量的可能性,并完整的设计出数字鉴频器结构和能高效叠加鉴频电压与环路信号的频率控制器结构。研制了FPGA处理控制单元和数模转换单元,与时钟发生单元和信号采集单元共同构成数字鉴频器,并对FPGA处理控制单元的FPGA芯片编程,FPGA芯片内部划分为4大模块,分别是ADC控制模块、门限检测及数据降速模块、FFT模块和频谱信息筛选模块,完成了对信号采集单元的功能配置,脉冲差频信号数据的捕捉降速、FFT运算、频率值计算等功能。(4)开展了所研制的数字鉴频辅助频率捕获系统的相关实验,验证了系统内各器件的功能,最后将脉冲激光锁相环、数字鉴频器和频率控制器连接形成闭环,开展了脉冲激光锁相环的频率捕获实验,实验结果表明所研制的辅助频率捕获系统能实现脉冲激光锁相环的频率捕获,将环路初始频差降低到1MHz以内,此时脉冲激光锁相环能迅速相位锁定,完成锁相。实验测得该辅助频率捕获系统能在100ms快速捕获±100MHz的脉冲差频信号。