[發(fā)明專利]一種基于三波長(zhǎng)飛秒激光的測(cè)距裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210154319.0
• 申請(qǐng)日: 2012-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN102679950A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁志國(guó);武騰飛;張大鵬;嚴(yán)家驊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長(zhǎng)城計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01C3/00
• 分類號(hào): G01C3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于三波長(zhǎng)飛秒激光的測(cè)距裝置，其特征在于，包括飛秒激光器、分光鏡、參考臂光路、測(cè)量臂光路、波長(zhǎng)選擇部件、光電轉(zhuǎn)換部件、相位計(jì)和計(jì)算機(jī)；

飛秒激光器用于產(chǎn)生重復(fù)頻率為f_r、含有多個(gè)波長(zhǎng)分量的飛秒激光，分光鏡將飛秒激光一分為二，分別去往參考臂光路和測(cè)量臂光路，參考臂和測(cè)量臂光程差的絕對(duì)值即是待測(cè)距離的2倍；

參考臂光路將含有參考臂長(zhǎng)信息的激光脈沖經(jīng)光電轉(zhuǎn)換部件轉(zhuǎn)換為頻率為f_r或其高次諧波的正弦電壓信號(hào)進(jìn)入相位計(jì)，測(cè)量臂光路將含有測(cè)量臂長(zhǎng)信息的激光脈沖經(jīng)光電轉(zhuǎn)換部件轉(zhuǎn)換為頻率為f_r或其高次諧波的正弦電壓信號(hào)進(jìn)入相位計(jì)，相位計(jì)通過測(cè)量?jī)陕氛倚盘?hào)的相位并將測(cè)量結(jié)果送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)計(jì)算兩路正弦信號(hào)的相位差量值并轉(zhuǎn)換為時(shí)間差量值，再利用基于三波長(zhǎng)飛秒激光的測(cè)距方法解算出被測(cè)距離并輸出；

波長(zhǎng)選擇部件對(duì)飛秒激光器發(fā)出的三個(gè)測(cè)距用的激光波長(zhǎng)進(jìn)行提取，用于分別在三個(gè)不同波長(zhǎng)上進(jìn)行相位差測(cè)量，獲得三個(gè)不同的測(cè)距方程式，經(jīng)計(jì)算機(jī)聯(lián)立求解獲得空氣中的待測(cè)距離值輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三波長(zhǎng)飛秒激光的測(cè)距裝置，其特征在于，波長(zhǎng)選擇部件采用可選波長(zhǎng)的選通濾波片實(shí)現(xiàn)，其參考臂光路包括第一平面反射鏡、第二平面反射鏡和第一角耦反射棱鏡，測(cè)量臂光路包括第一凹面反射鏡、第二凹面反射鏡、第三平面反射鏡、第二角耦反射棱鏡和聚焦透鏡，光電轉(zhuǎn)換部件包括第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器、第一濾波器和第二濾波器；

飛秒激光器用于產(chǎn)生重復(fù)頻率為f_r、含有多個(gè)波長(zhǎng)分量的飛秒激光，飛秒激光經(jīng)濾波片進(jìn)行選通濾光后進(jìn)入分光鏡，分光鏡將飛秒激光一分為二，分別去往參考臂光路和測(cè)量臂光路；

去往參考臂光路的激光經(jīng)第一平面反射鏡反射后到達(dá)第一角耦反射棱鏡，經(jīng)第一角耦反射棱鏡反射后再經(jīng)第二平面反射鏡反射進(jìn)入第一光電探測(cè)器，參考臂用于給測(cè)距確定零位置點(diǎn)，其中參考臂長(zhǎng)為從分光鏡到第一光電探測(cè)器之間光所走過的距離；

去往測(cè)量臂光路的激光經(jīng)過第二凹面反射鏡和第一凹面反射鏡反射擴(kuò)束后到達(dá)第二角耦反射棱鏡，經(jīng)第二角耦反射棱鏡反射后的激光再經(jīng)第三平面反射鏡反射后再由聚焦透鏡聚焦到第二光電探測(cè)器，其中測(cè)量臂長(zhǎng)為分光鏡到第二光電探測(cè)器之間光所走過的距離；

第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器分別將接收到的參考臂光路和測(cè)量臂光路的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，兩路電信號(hào)分別經(jīng)第一濾波器和第二濾波器濾波后進(jìn)入相位計(jì)，相位計(jì)在重復(fù)頻率f_r或其高次諧波上對(duì)兩者進(jìn)行相位測(cè)量并將測(cè)量結(jié)果送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，計(jì)算機(jī)將相位量值轉(zhuǎn)換為時(shí)間量值，并利用基于三波長(zhǎng)飛秒激光的測(cè)距方法解算出被測(cè)距離并輸出。