[发明专利]一种测量光程的方法和系统

权利要求书

1.一种测量光程的方法，其特征在于，包括：

步骤1，脉冲激光器输出两种以上具有不同中心波长和不同重复频率的 光脉冲序列；

步骤2，分光器将光脉冲序列分为第一探测光脉冲序列和参考光脉冲序 列，第一探测光脉冲序列的中心波长为第一波长，第一探测光脉冲序列的重 复频率为第一频率，参考光脉冲序列的中心波长为第二波长，参考光脉冲序 列的重复频率为第二频率；

步骤3，第一探测光脉冲序列经过定标光路生成定标脉冲序列，第一探 测光脉冲序列经过目标光路生成目标脉冲序列，定标脉冲序列与目标脉冲 序列合并成为第二探测光脉冲序列；

步骤4，测量参考光脉冲序列与第二探测光脉冲序列之间产生的时域相 关信号；

步骤5，根据时域相关信号计算第二探测光脉冲序列中目标脉冲与其前 面的最近的定标脉冲之间的时间差从而测得目标光路与定标光路间的光程 差，

其中，时域相关信号为参考光脉冲序列与第二探测光脉冲序列之间的场 强相关信号或者光强相关信号，在时域相关信号为参考光脉冲序列与第二探 测光脉冲序列之间的场强相关信号时，参考光脉冲序列和/或第一探测光脉冲 序列经过光谱展宽或移动，产生新的光谱分量，使得参考光脉冲序列的光 谱和第一探测光脉冲序列的光谱交叠。

2.如权利要求1所述的测量光程的方法，其特征在于，步骤3中，第 一探测光脉冲序列入射到定标面，经定标面反射生成定标脉冲序列；第一探 测光脉冲序列入射到目标面，经目标面反射生成目标脉冲序列。

3.如权利要求1所述的测量光程的方法，其特征在于，步骤3中，第 一探测光脉冲序列透射通过定标延迟生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序 列透射通过目标延迟生成目标脉冲序列。

4.根据权利要求1所述的测量光程的方法，其特征在于，步骤5中， 根据下式计算光程：

d=v_g（ΔτΔf/f_p+n/f_p），其中d为目标光路与定标光路间的光程差，v_g为探测光脉冲的群速度，Δf为参考光脉冲序列和第二探测光脉冲序列的重 复频率之差，f_p为探测光脉冲序列的重复频率，Δτ为实际测量得到的时域 相关信号中目标脉冲相关信号与其前面的最近的定标脉冲相关信号之间的 测量时间差，n为整数，nv_g/f_p表示模糊距离。

5.一种测量光程的系统，其特征在于，包括：

脉冲激光器，输出两种以上具有不同中心波长和不同重复频率的光脉冲 序列；

分光器件，用于将脉冲激光器输出的光脉冲序列分为第一探测光脉冲 序列和参考光脉冲序列，第一探测光脉冲序列的中心波长为第一波长，第一 探测光脉冲序列的重复频率为第一频率，参考光脉冲序列的中心波长为第二 波长，参考光脉冲序列的重复频率为第二频率；

非线性光学器件，用于对参考光脉冲序列和/或第一探测光脉冲序列进 行光谱展宽或移动，产生新的光谱分量，使得参考光脉冲序列的光谱和第 一探测光脉冲序列的光谱交叠；

待测光程装置，包括定标光路和目标光路，第一探测光脉冲序列经过定 标光路生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序列经过目标光路生成目标脉冲 序列；定标脉冲序列和目标脉冲序列合并为第二探测光脉冲序列；

线性光电探测装置，用于探测参考光脉冲序列和第二探测光脉冲序列的 场强相关信号；

信号采集系统，用于采集参考光脉冲序列与第二探测光脉冲序列的时 域相关信号，并计算目标脉冲与其前面的最近的定标脉冲之间的时间差， 从而测得目标光路与定标光路间的光程差。

6.如权利要求5所述的测量光程的系统，其特征在于，所述待测光程 装置包括光程已知的定标面和光程未知的目标面，第一探测光脉冲序列经 过定标面反射生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序列经过目标面反射生成 目标脉冲序列。