[发明专利]一种双重频扫频激光测距装置及方法

权利要求书

1.一种双重频扫频激光测距装置，其特征在于，包括：宽谱脉冲光源、脉冲调制模块、色散拉伸模块、测量臂、参考臂、精度相干探测模块、飞行时间测量模块以及控制终端；

所述宽谱脉冲光源用于产生相干宽谱锁模脉冲光；

所述脉冲调制模块用于接收所述相干宽谱锁模脉冲光，并对所述相干宽谱锁模脉冲光进行倍频处理和分频处理，得到第一重频宽谱脉冲光和第二重频宽谱脉冲光；

所述色散拉伸模块用于接收所述第一重频宽谱脉冲光和所述第二重频宽谱脉冲光，并对所述第一重频宽谱脉冲光和所述第二重频宽谱脉冲光分别进行色散时域拉伸，得到第一扫频信号和第二扫频信号，并将所述第一扫频信号传输至所述参考臂以及将所述第二扫频信号传输至所述测量臂；

所述精度相干探测模块用于使所述参考臂输出的第一扫频信号和所述测量臂输出的第二扫频信号发生干涉，并采集干涉信号；

所述飞行时间测量模块用于采集输入所述测量臂前的第二扫频信号和所述测量臂输出的第二扫频信号；

所述控制终端用于根据所述干涉信号、输入所述测量臂前的第二扫频信号以及所述测量臂输出的第二扫频信号，确定待测距离；

所述脉冲调制模块包括：第一耦合器、倍频调制单元以及分频调制单元；

所述第一耦合器用于接收所述相干宽谱锁模脉冲光，并将所述相干宽谱锁模脉冲光分为两路；

所述倍频调制单元用于接收所述第一耦合器分出的一路相干宽谱锁模脉冲光，并对所述相干宽谱锁模脉冲光进行倍频处理，得到第一重频宽谱脉冲光；

所述分频调制单元用于接收所述第一耦合器分出的另一路相干宽谱锁模脉冲光，并对所述相干宽谱锁模脉冲光进行分频处理，得到第二重频宽谱脉冲光；

所述倍频调制单元包括：级联的若干干涉仪，与若干所述干涉仪的两端连接的若干第二耦合器，以及与若干所述干涉仪分别连接的若干第一偏振控制器；

若干所述第二耦合器用于接收所述第一耦合器分出的一路相干宽谱锁模脉冲光，并将所述相干宽谱锁模脉冲光耦合入若干所述干涉仪的两臂；

若干所述干涉仪用于接收若干所述第二耦合器耦合入的相干宽谱锁模脉冲光，并对所述相干宽谱锁模脉冲光进行倍频处理，得到第一重频宽谱脉冲光；

若干所述第一偏振控制器用于对与其连接的各个所述干涉仪的偏振态进行调节；

所述分频调制单元包括：光电探测器、任意波形发生器、电放大器、第二偏振控制器、调制器以及偏置电压控制器；

所述光电探测器用于接收所述第一耦合器分出的另一路相干宽谱锁模脉冲光，并将所述相干宽谱锁模脉冲光转化为电信号；

所述任意波形发生器用于接收所述电信号并将所述电信号作为触发信号，根据所述电信号生成调制脉冲串；

所述电放大器用于接收所述调制脉冲串，对所述调制脉冲串放大后，将所述调制脉冲串加载到所述调制器；

所述调制器用于对所述调制脉冲串进行调制，得到第二重频宽谱脉冲光；

所述第二偏振控制器用于对所述调制器的偏振态进行调节；

所述偏置电压控制器用于对所述调制器的工作点进行调节，使所述调制器工作在零点；

所述色散拉伸模块包括：第一环行器、第二环行器、第一色散单元；

所述第一环行器用于接收所述第一重频宽谱脉冲光，并将所述第一重频宽谱脉冲光传输至所述第一色散单元以及将所述第二扫频信号传输至所述测量臂；

所述第二环行器用于接收所述第二重频宽谱脉冲光，并将所述第二重频宽谱脉冲光传输至所述第一色散单元以及将所述第一扫频信号传输至所述参考臂；

所述第一色散单元用于对所述第一重频宽谱脉冲光和所述第二重频宽谱脉冲光分别进行色散时域拉伸，得到第一扫频信号和第二扫频信号；

所述第一色散单元包括色散补偿光纤和色散位移光纤。

2.根据权利要求1所述的双重频扫频激光测距装置，其特征在于，所述色散拉伸模块包括：第二色散单元和第三色散单元；

所述第二色散单元用于接收所述第一重频宽谱脉冲光，对所述第一重频宽谱脉冲光进行色散时域拉伸，得到第一扫频信号，并将所述第一扫频信号传输至所述参考臂；

所述第三色散单元用于接收所述第二重频宽谱脉冲光，对所述第二重频宽谱脉冲光进行色散时域拉伸，得到第二扫频信号，并将所述第二扫频信号传输至所述测量臂。