[发明专利]一种距离测量方法和系统

权利要求书

1.一种距离测量系统，其特征在于，包括窄线宽激光器、保偏光纤耦合器、第一相位调制器、偏振态控制器、第二相位调制器、声光移频器、单模光纤耦合器、第一光电探测器、第一微波滤波器、微波环形器、微波功率放大器、天线、第一微波信号发生器、第二微波信号发生器、第三微波信号发生器、第二光电探测器、第二微波滤波器、混频器、数据采集卡、计算机；窄线宽激光器用于输出频率为f的连续波，保偏光纤耦合器连接窄线宽激光器，用于将连续波分成光路1、光路2两路光信号，第一相位调制器用于对光路1的光施加频率为f_m的调制信号，第二相位调制器用于对光路2的光施加频率为f_m+Δf的调制信号，声光移频器连接第二相位调制器，用于对第二相位调制器输出的光进行移频，声光移频器上加载的调制信号的频率为f_AOM，单模光纤耦合器连接偏振态控制器与声光移频器，用以使光路1和光路2产生拍频信号而形成频率间隔为Δf的光频率梳，并通过单模光纤耦合器再次分为两束光，第一微波信号发生器、第二微波信号发生器、第三微波信号发生器分别为第一相位调制器、第二相位调制器、声光移频器的调制信号源，第一光电探测器、第二光电探测器用于单模光纤耦合器输出的两束光并转换成射频梳，生成两路微波信号而出现两个微波通道，即发射通道和接收通道，第一微波滤波器连接第一光电探测器，用于对该射频梳进行滤波，输出起始频率为f₀，频率间隔为Δf，射频梳个数为N的一串射频梳，微波环形器连接第一微波滤波器，微波功率放大器连接微波环形器，天线连接微波功率放大器，用于将该串射频梳发射到待测物体表面，第二微波滤波器连接第二光电探测器，用于对该射频梳进行滤波，输出起始频率为f₀，频率间隔为Δf，射频梳个数为N的一串射频梳，混频器连接第二微波滤波器、微波环形器，用以将第二微波滤波器输出的射频梳进入混频器的射频输入端，将经待测物体反射后被天线接收并经微波放大器放大后通过微波环形器的微波信号进入混频器的射频输入端，输出包含了待测物体距离和位移信息的信号，数据采集卡连接混频器，用于采集混频器输出的信号并得到待测物体的距离，计算机连接数据采集卡，用于进行信号处理和结果显示。

2.根据权利要求1所述的距离测量系统，其特征在于，第一相位调制器与单模光纤耦合器之间串联一偏振态控制器。

3.一种距离测量方法，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的系统，包括：频率为f的窄线宽激光器输出的连续波通过保偏光纤耦合器分成光路1、光路2两路光信号，光路1的光经过第一相位调制器，光路2的光经过第二相位调制器，第二相位调制器输出的光再经过声光移频器，经过声光移频器后，光路2光载波的频率为f+f_AOM，光路1和光路2经过单模光纤耦合器后将产生拍频信号而形成光频率梳，光频率梳的频率间隔为Δf，产生的频率梳经过单模光纤耦合器后分为两束光，两束光分别被第一光电探测器和第二光电探测器接收并转换成射频梳，从而生成两路微波信号而出现两个微波通道，即发射通道和接收通道；在发射通道，第一光电探测器输出的射频梳通过第一微波滤波器生成一串射频梳，该串频率梳通过微波环形器并经微波放大器放大后通过天线发射到待测物体表面，微波信号经过待测物体的反射后被天线接收并经微波放大器放大后通过微波环形器进入接收通道中混频器的射频输入端，在接收通道，第二光电探测器输出的射频信号经过第二微波滤波器生成射频梳，从接收通道中第二微波滤波器输出的射频梳进入混频器的射频输入端，混频器输出包含了待测物体距离和位移信息的信号，该信号通过数据采集卡采集并得到待测物体的距离，通过计算机实现信号处理和结果显示。

4.根据权利要求3所述的距离测量方法，其特征在于，光频率梳产生步进频率连续波信号，并通过第一微波滤波器进行带宽和起始频率的选通。