[發明專利]全光纖光頻率調制激光多普勒測速系統

無效

• 申請號: 201210359971.6
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102854511A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 吳健;眭曉林
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十一研究所
• 主分類號: G01S17/58
• 分類號: G01S17/58;G01P5/26
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 馬東偉

1.一種全光纖光頻率調制激光多普勒測速系統，其特征在于，包括：激光發射單元、收發隔離器、激光鏡頭、合束器、接收探測器以及計算單元，以上所有光學功能單元或器件均使用光纖相互連接；其中，

所述激光發射單元，用于將生成的激光進行頻率調制后分成主光束和本振光，分別輸出給所述收發隔離器和合束器；

所述收發隔離器，用于控制激光進入與輸出的方式，即主光束經進入所述收發隔離器后由激光鏡頭輸出，照射在目標物體上；目標物體反射的回波光束經所述激光鏡頭進入所述收發隔離器后輸出給所述合束器；

所述激光鏡頭，用于將經過所述收發隔離器輸出的激光照射在目標物體上，并且采集目標物體反射的回波光束，反向輸入所述收發隔離器；

所述合束器，用于將接收到的本振光與回波光束進行合束混頻后輸出給所述接收探測器；

所述接收探測器，用于接收經合束器合束混頻后的光束；

所述計算單元，用于對合束混頻后的光束進行解析后最終得到被測目標的速度信息。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：λ/4波片、λ/2波片，其中，

λ/4波片設置于所述收發隔離器與所述激光鏡頭之間，用于將所述收發隔離器出來的主光束從線偏振光變為圓偏振光；以及，將所述激光鏡頭采集的回波光束從圓偏振光變為線偏振光后輸入到所述收發隔離器；

λ/2波片設置于所述分束器與所述合束器之間，用于補償回波光束兩次經過λ/4波片造成的偏振方向改變和相位延遲。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述激光發射單元具體包括：激光器、頻率調制器、分束器，其中，

所述激光器，用于發出激光并通過光纖輸出給所述頻率調制器；

所述頻率調制器，用于對接收到的激光的進行頻率調制后輸出給所述分束器；

所述分束器，用于將完成頻率調制的激光分為兩束，一束為主光束進入所述收發隔離器，一束為本振光進入所述合束器。

4.根據權利要求1到3中任意一項所述的系統，其特征在于，所述被測目標的速度信息包括被測目標的距離l和速度V，則所述計算單元具體用于根據如下公式計算得到被測目標的距離l和速度V：

設定對激光頻率的周期性調制頻率公式為

ν＝F(t)，其中，ν是對應時間t時刻的調制頻率，調制周期頻率為f；

則所述接收探測器接收到的本振光與回波光束的調制頻率分別為ν₀＝F(t)，ν_s＝F(t-Δt)+Δν，其中ν₀表示本振光的調制頻率，ν_s表示回波光束的調制頻率，Δν為光波的多普勒移頻，Δt為光波在傳播過程中的延遲。

所述接收探測器接收到的調制頻率ν_hs為

ν_hs＝ν_s-ν₀＝F(t-Δt)-F(t)+Δν，ν_hs的周期頻率與激光調制函數F(t)的周期頻率完全相等；

任選兩個t時刻代入ν_hs＝F(t-Δt)-F(t)+Δν，組成一個二元方程組，從而求解得到激光延遲時間Δt和多普勒移頻Δν；

進而根據如下公式計算被測目標的距離l和速度V：

其中，c為光速，λ為激光波長。

5.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述激光器為光纖激光器或者半導體激光器。

6.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述頻率調制器獨立于激光器之外或者將所述激光器與所述頻率調制器合為一體。

7.根據權利要求1到3中任意一項所述的系統，其特征在于，所述頻率調制后生成的波形根據需要為正弦波、三角波、方波或其他波形。

8.根據權利要求1到3中任意一項所述的系統，其特征在于，所述收發隔離器包含三個端口，分別為端口1、端口2和端口3，主光束經端口1進入收發隔離器，然后經端口3輸出，照射在目標物體上；目標物體反射的回波光束經端口2進入收發隔離器，經端口3輸出給所述合束器。