[實用新型]一種激光測距系統

有效

• 申請號: 201020565242.2
• 申請日: 2010-10-15
• 公開（公告）號: CN201886152U
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 黃夢園;李成;嚴光文
• 申請（專利權）人: 北京握奇數據系統有限公司
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S7/481
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

技術領域

本實用新型涉及一種可用于通信測量領域的新型光學系統，尤其涉及一種激光測距系統。

背景技術

現有激光測距的光學系統大概可以分為兩類：同軸光學系統和異軸光學系統。這兩種系統的主要不同在于出射激光的中心和探測器的中心的相對位置：同軸光學系統是指兩個中心在同一條光軸上，激光器(或反射鏡)在接收透鏡的前面，信號光出射后經物體反射回到透鏡表面被聚焦到探測器表面；而異軸光學系統是指兩個中心不在一條光軸上，反射回來的信號光也由透鏡聚焦到探測器表面，此方案的主要目的是解決激光器(或反射鏡)擋光。

對于同軸光學系統，由于激光器(或反射鏡)在接收透鏡的前端，反射回來的信號光中的一部分將被激光器(或反射鏡)遮擋而無法到達探測器件的表面，即損失了一部分反射信號光。對于異軸光學系統，由于探測器和激光器不在同一條光軸上，只有在透鏡表面的一部分的反射回來的信號光能到達探測器表面，這也損失了反射光能量。

在實現本發明的過程中發明人發現，由于基模激光的光強峰值在正中心，鏡面反射回來的信號光的光強峰值也在正中心，因此無論采用現有何種(同軸或異軸)光學系統，都無法接收到反射回來的信號光的光強峰值，從而影響到激光測距的檢測性能。

實用新型內容

本實用新型提供一種激光測距系統，能夠提高激光測距的檢測性能。

為實現上述目的，本實用新型提供了如下技術方案：

提供一種激光測距系統，包括出光裝置和收光裝置，所述出光裝置用于出射高階模激光，所述收光裝置用于接收所述高階模激光經物體表面反射回來的信號光。其中，

所述出光裝置沿出光方向包括的元件有：基模激光光源，準直透鏡，偏振片，半圓形的相位調整片，聚焦透鏡，光纖和出光準直透鏡；所有所述元件的中心都處于同一條出射光軸上，并且所述基模激光光源的發光端面中心處于所述準直透鏡的焦點上，所述光纖的前端面中心位于所述聚焦透鏡的焦點上，所述光纖的后端面中心位于所述出光準直透鏡的焦點上；其中所述偏振片和所述半圓形的相位調整片的組合產生π的相位差。

所述收光裝置沿收光方向包括的元件有：收光聚焦透鏡，濾光片和光電探測器；所有所述元件的中心都處于同一條反射光軸上，并且所述光電探測器的收光端面中心處于所述收光聚焦透鏡的焦點上，所述濾光片的半徑大于等于所在位置處的聚焦光束的半徑。

優選地，所述半圓形的相位調整片的直徑與所述偏振片的偏振方向垂直，以保證出射光光強分布沿出射光軸的水平方向。

優選地，所述準直透鏡、所述偏振片、所述半圓形的相位調整片和所述聚焦透鏡具有相同的半徑，以保證產生的所有基模激光都能夠進入光纖。

優選地，所述光纖的歸一化頻率處在2.40483到3.83170之間。并且可選地，所述光纖的纖芯為橢圓形。

優選地，本實用新型采用TEM₀₁模式或TEM₁₀模式的高階模激光。

本實用新型的有益效果是：由于出射的高階模激光的峰值不在出光端面的中心，其經物體表面反射回來的信號光的峰值也不在收光端面的中心，這就解?決了中心擋光的問題，使得收光裝置可以盡可能地接收到更多地信號光，從而有利于提高激光測距系統的檢測性能(量程和精度)。此外，由于采用了偏振的信號光，從而可以消除一半自然光對信號光的影響，這也將有利于提高激光測距系統的檢測精度。

附圖說明

圖1(a)為高階模激光和基模激光在異軸光學系統的對比圖；

圖1(b)為高階模激光和基模激光在同軸光學系統的對比圖；

圖2為本實用新型提供的激光測距系統的組成示意圖；

圖3為本實用新型提供的光纖中模式疊加的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本實用新型的發明內容作進一步的描述。

本實用新型提供的一種激光測距系統，包括出光裝置、收光裝置和計算單元，由所述出光裝置出射高階模激光，由所述收光裝置接收所述出光裝置出射的高階模激光經物體表面反射回來的信號光，并由所述計算單元對所述收光裝置接收的信號光的光強進行計算得到需要測量的距離。

本實用新型的激光測距系統通過出光裝置出射高階模激光，然后由收光裝置接收所述高階模激光經物體表面反射回來的信號光來進行測距，通過反射光強反映出需要測量的距離；由于高階模激光和基模激光存在著光強分布的差異，因此通過調整高階模激光的出射光強，可以接收到反射回來的信號光的光強峰值，從而提高激光測距的檢測性能。