[发明专利]一种消除激光雷达测速零点的装置

说明书

技术领域

本发明属于多普勒激光雷达测速领域，具体涉及一种消除激光雷达测速零点的装置。

背景技术

激光多普勒测速技术近年来发展迅速，广泛用于军事、航天和工业生产等多个领域。激光多普勒测速技术的探测形式可分为直接探测和相干探测两种。相干探测技术由于其探测精度高、集成化容易等，已成为目前主流的探测方案。随着光纤技术的迅速发展，光纤激光器技术逐渐成熟，全光纤结构的激光多普勒相干测速系统具有相干效率高、光路调节简单、系统稳定性和集成化程度高等优点。

现有技术中第一种全光纤结构的激光多普勒测速雷达，其光路采用全单模结构，即光路中所使用的2×2耦合器、环行器、准直器、光电探测器均为单模光学器件。

现有技术中的第一种全光纤结构激光多普勒测速雷达，其光路结构中的缺点为：该光路结构没有对光路中的激光进行偏振态的控制。由于光在单模光纤中传输时光的偏振态具有随机性，从而导致了本振光与回波光之间的严重的偏振态失配。这不但对拍频效率产生了严重影响，而且会导致在测速过程会出现速度突然变成零的情况，即出现大量的速度零点。

现有技术中的第二种全光纤结构的激光多普勒测速雷达，其光路结构采用全保偏结构，即光路中所使用的2×2耦合器、环行器、准直器均为保偏光学器件。

现有技术中的第二种全光纤结构的激光多普勒测速雷达，其光路结构的缺点为：虽然该光路结构对本振光和信号光进行了严格的偏振控制，但在天气恶劣、目标特性复杂等对信号光的偏振态改变较大的情况下，回波光与本振光在拍频是则会有严重的空间角失配。这将在很大程度上降低拍频效率，从而使提取拍频信号变的困难。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种消除激光雷达测速零点和提高探测效率的装置，从而解决由于本振光与回波光空间角失配和偏振态失配而导致的测速过程中速度突然变为零的情况，并提高拍频效率。

本发明技术解决方案：一种消除激光雷达测速零点的装置，包括保偏激光器、2×2保偏耦合器、椭芯保偏光纤、单模环行器、第二法兰盘、保偏准直器、2×2单模耦合器、光电探测器、PXI采集卡和计算机；所述的保偏激光器用于产生高线性度的线偏光，保偏激光器尾纤为保偏光纤，用于保证线偏光的偏振度并传输线偏光；

保偏激光器通过第一法兰盘与2×2保偏耦合器的入射端相连接；2×2保偏耦合器出射端分为两路，第一出射光路作为信号光路，第二出射光路作为本振光路；第一出射光路中的尾纤与单模环行器的入射端尾纤熔接，该熔接点为第一熔接点，熔接后能够使偏振度较高的线偏光进入单模环行器；第二出射光路的尾纤与椭芯保偏光纤熔接，且第二出射光路的尾纤与椭芯保偏光纤熔接时应保证第二出射光路尾纤的快轴与椭芯保偏光纤的快轴成45°，该熔接点为第二熔接点；椭芯保偏光纤的长度应取其1/4拍长的奇数倍，即使该段椭芯保偏光纤起到λ/4波片的效果，从而使经过椭芯保偏光纤的线偏光转变为圆偏振光；单模环行器出射端通过第二法兰盘与保偏准直器连接；光束通过保偏准直器出射，遇运动着的物体后发生反射或散射，回波光由保偏准直器接收，经单模环行器后进入到接收端；2×2单模耦合器有两个接收光路，分别为第一接收光路和第二接收光路；第一接收光路的尾纤与单模环行器的接收端的尾纤熔接，即为第三熔接点；第二接收光路的尾纤与椭芯光纤的出射端熔接，即为第四熔接点；光电探测器的尾纤与2×2单模耦合器出射端的尾纤熔接，即为第五熔接点；本振光与回波光在2×2单模耦合器处拍频，此时本振光认为是圆偏振光或近似圆偏振光，回波光认为是线偏光；两束光即本振光与回波光在2×2单模耦合器处拍频，拍频信号的差频部分被光电探测器探测到并由光信号转换为电信号；电信号经PXI采集卡采集并经计算机运算后显示速度信息。

所述保偏激光器的尾纤带第一FC/APC接头；所述2×2保偏耦合器入射端的尾纤为保偏光纤，尾纤带第二FC/APC接头；第一FC/APC接头与第二FC/APC接头结构相同，均为慢轴工作或快轴工作，通过第一法兰盘将第一FC/APC接头与第二FC/APC接头连接，同时使第一FC/APC接头的快轴和慢轴分别对准第二FC/APC接头的快轴与慢轴，以此保证进入保偏耦合器的光为高线性度的线偏光。

所述2×2保偏耦合器为分光器件，分光比为5:95，其中分光比占95%的光路为信号光路即第一出射光路，分光比占5%的光路为本振光路即第二出射光路。

所述第一出射光路与第二出射光路的尾纤均为保偏光纤即保线偏保偏光纤。