[發明專利]單激光器單通道實現的雙波長脈沖激光測距裝置及方法

有效

• 申請號: 201310221659.5
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN103308922A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 林學春;楊盈瑩;趙偉芳;王文婷;伊肖靜;張玲;于海娟
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及激光測距技術領域，尤其涉及一種利用單激光器單通道實現的雙波長脈沖激光測距裝置及方法。

背景技術

傳統方法采用雙波長激光進行測距多用于人造衛星激光測距，通過兩個波長在待測距離上的往返時間及兩者之差，得到距離值和修正值，不需進行大氣修正，即可達到毫米級的高測距精度，這種雙波長激光測距對測距儀的激光系統、計時設備以及光電探測器等要求很高，一般采用多通道發射或接收系統，測量裝置復雜、使用條件要求苛刻、設備價格昂貴、技術難度較大。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種利用單激光器單通道實現的雙波長脈沖激光測距裝置及方法。本方法的目的不在于實現高的測距精度，而在于增加激光測距裝置的靈活性和適應性，以提高測距的最大測程。

本發明提出的一種利用單激光器單通道實現的雙波長脈沖激光測距裝置，其包括：

激光器，用于提供具有第一波長的第一激光束；

分束器，用于將第一激光束分成第一部分和第二部分第一激光束；

倍頻組件，用于將第一部分第一激光束形成為第二波長的第二激光束；

光學延遲組件，用于延遲第二部分第一激光束，使得該第二部分第一激光束與第二激光束到達目標的時間差在所需測距精度的范圍內；

合束器，用于將所述第二部分第一激光束和第二激光束合并到同一光路中后入射至目標；

探測器，用于探測經目標反射后的第二部分第一激光束和第二激光束產生的能量，進而測量目標的距離。

本發明提出的一種利用單激光器單通道實現的雙波長脈沖激光測距方法，其包括：

步驟1、激光器發射具有第一波長的第一激光束。

步驟2、第一波長的第一激光束經分束器，被分為第一部分第一激光束和第二部分第二激光束。

步驟3、所述第一部分第一激光束經倍頻組件，形成第二波長的第二激光束，并傳播至合束器；所述第二部分第一激光束經光學延遲組件延遲后傳播至合束器；其中，所述一光學延遲組件使得該第二部分第一激光束與第二激光束到達目標的時間差在所需測距精度的范圍內；

步驟4、所述延遲后的第二部分第一激光束和所述第二激光束經合束器合并到同一光路中，并傳播至目標；

步驟5、探測器接收經目標反射后的第二部分第一激光束和第二激光束的能量，進而測量得到目標的距離。

本發明提出的上述方案中不需要采用發射光路和接收光路的分光路技術，使用單激光器在同一光路下靈活切換及發射雙波長的激光，并利用同一個光電接收器單一通道實時接收回波。本方法的工作原理、工作方式，均不同于多用于衛星測距的傳統雙波長激光測距方法。由于不同探測器對不同波長的靈敏度不同，且不同波長的能見度及其對測距環境的穿透能力也不同，本發明提供的上述方案可根據不同的探測器及不同的工作條件，靈活選擇不同的激光波長進行工作。這種方法實現簡單便捷，對系統設備要求低，適用范圍廣泛，工作環境要求低、使用條件易實現。

附圖說明

圖1是本發明中利用單激光器單通道實現的雙波長脈沖激光測距裝置的結構示意圖；

圖2是根據本發明一實施例中光學延遲組件的結構示意圖；

圖3是根據本發明另一實施例中光學延遲組件的結構示意圖；

圖4是本發明優選實施例采用的探測器Si?APD對不同波長的靈敏度示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明作進一步的詳細說明。

參閱圖1所示，本發明提供了一種利用單激光器單通道實現的雙波長脈沖激光測距裝置，該裝置包括：

激光器1，其用于提供具有第一波長的第一激光束；

分束器2，其用于將第一激光束分成兩部分；

第一反射鏡3，其反射所述第一激光束的兩部分之一；

倍頻組件5，其用于將所述第一激光束的兩部分之一形成頻率為第一激光束頻率的N倍頻的第二激光束，N為2-6之間的整數；

濾波器9，其用于濾掉第一激光束，透過第二激光束；

光學延遲組件4，用于調節所述第一激光束的另一部分的光程，控制時間延遲，使得另一部分第一激光束與第二激光束到達目標的時間差在所需測距精度的范圍內，即兩束激光到達目標的時間差很小，幾乎同時到達目標；

第二反射鏡7，其用于反射第二激光束；

合束器6，用于將另一部分的第一激光束和被第二反射鏡7反射過來的第二激光束合并到同一光路中；