[發(fā)明專利]一種高精度線性調(diào)頻激光測(cè)距系統(tǒng)的全光纖光路結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710865175.2
• 申請(qǐng)日: 2017-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN107728157B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱浩;郭力振;宋金城;劉柯;繆寅宵;王曉寧;李元芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航天計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所;中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01S17/08
• 分類號(hào): G01S17/08;G01S7/481
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 呂巖甲

本發(fā)明屬于工程測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度線性調(diào)頻激光測(cè)距系統(tǒng)的全光纖光路結(jié)構(gòu)。包括光纖耦合透鏡組、光纖輸入輸出雙向端口、光纖輸入端口、光纖輸出端口、光纖環(huán)形器、指示激光光源、激光種子光源、激光泵浦光源、參考光探測(cè)器和測(cè)量光探測(cè)器；光纖耦合透鏡組通過光纖輸入輸出雙向端口與光纖環(huán)形器連接，指示激光光源、激光種子光源和激光泵浦光源分別通過光纖輸入端口與光纖環(huán)形器連接，參考光探測(cè)器和測(cè)量光探測(cè)器分別通過光纖輸出端口與光纖環(huán)形器連接。本發(fā)明克服了空間光路和光纖光路各自的缺點(diǎn)，汲取了各自的優(yōu)點(diǎn)，能夠解決高精度線性調(diào)頻激光測(cè)距系統(tǒng)易受環(huán)境變化影響的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工程測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度線性調(diào)頻激光測(cè)距系統(tǒng)的全光纖光路結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

高精度線性調(diào)頻激光測(cè)距系統(tǒng)因測(cè)量范圍大、精度高、非接觸、非合作目標(biāo)等顯著優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于航天、航空、汽車、船舶等大型先進(jìn)設(shè)備制造領(lǐng)域。高精度線性調(diào)頻激光測(cè)距用到光路結(jié)構(gòu)一般有空間光路和光纖光路結(jié)構(gòu)兩種。光纖光路結(jié)構(gòu)相對(duì)與傳統(tǒng)的空間光路結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、占用空間少、安裝調(diào)試方便、維護(hù)便捷等特點(diǎn)。然而，光纖光路容易受所處環(huán)境的溫度、濕度等不穩(wěn)定因素的影響，造成光在光纖中傳輸?shù)臅r(shí)間發(fā)生變化，進(jìn)而會(huì)造成高精度線性調(diào)頻激光測(cè)距系統(tǒng)測(cè)量精度的降低。因此，不論空間光路還是光纖光路都存在著穩(wěn)定性的問題。

在高精度的測(cè)量場合，要求測(cè)距精度為微米級(jí)、并且測(cè)量環(huán)境并不是理想的，隨著測(cè)量環(huán)境的變化，測(cè)量系統(tǒng)所處的溫濕度都會(huì)發(fā)生變化。為了克服測(cè)量環(huán)境的變化的影響，一般規(guī)定使用環(huán)境的溫濕度等條件，以提高高精度線性調(diào)頻激光測(cè)距系統(tǒng)光路的穩(wěn)定性，保證測(cè)量精度。這種方法對(duì)使用環(huán)境比較苛刻的室內(nèi)是可以滿足的，但對(duì)應(yīng)用范圍造成限制。因此，需要對(duì)內(nèi)部容易受溫濕度影響的光路采取防護(hù)措施。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高精度線性調(diào)頻激光測(cè)距系統(tǒng)的全光纖光路結(jié)構(gòu)，以解決高精度線性調(diào)頻激光測(cè)距系統(tǒng)易受環(huán)境變化影響的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：

一種高精度線性調(diào)頻激光測(cè)距系統(tǒng)的全光纖光路結(jié)構(gòu)，包括光纖耦合透鏡組、光纖輸入輸出雙向端口、光纖輸入端口、光纖輸出端口、光纖環(huán)形器、指示激光光源、激光種子光源、激光泵浦光源、參考光探測(cè)器和測(cè)量光探測(cè)器；光纖耦合透鏡組通過光纖輸入輸出雙向端口與光纖環(huán)形器連接，指示激光光源、激光種子光源和激光泵浦光源分別通過光纖輸入端口與光纖環(huán)形器連接，參考光探測(cè)器和測(cè)量光探測(cè)器分別通過光纖輸出端口與光纖環(huán)形器連接。

所述的光纖環(huán)形器放置在恒溫濕度結(jié)構(gòu)中。

所述的光纖耦合透鏡組將指示激光與測(cè)量激光進(jìn)行聚焦并發(fā)射到空間中進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)接收由目標(biāo)反射回來的回波激光，并耦合進(jìn)光纖環(huán)形器中。

所述的指示激光光源指示被測(cè)量物所處的位置。

所述的激光種子光源產(chǎn)生線性連續(xù)波調(diào)頻激光。

所述的激光泵浦光源將激光種子光源進(jìn)行放大。

所述的參考光探測(cè)器探測(cè)光纖環(huán)路內(nèi)部激光，一方面用于探測(cè)線性調(diào)頻連續(xù)波激光的非線性度，以進(jìn)行補(bǔ)償處理，另一方面用于配合測(cè)量光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行距離信息的解調(diào)。

所述的測(cè)量光探測(cè)器對(duì)接收到的回波信號(hào)進(jìn)行探測(cè)，進(jìn)行距離信號(hào)的解算。

所述的光纖環(huán)形器將進(jìn)入其中的激光光束導(dǎo)向相應(yīng)的輸入輸出光路端口。

本發(fā)明所取得的有益效果為：

本發(fā)明克服了空間光路和光纖光路各自的缺點(diǎn)，汲取了各自的優(yōu)點(diǎn)。所有的光纖輸入輸出端口全部接入光纖環(huán)形器中，激光光束進(jìn)入激光環(huán)形器被導(dǎo)向相應(yīng)的輸入輸出光路端口。光纖環(huán)形器端口中配置有輸入/輸出雙向端口、輸入端口和輸出端口，并放置在恒溫濕度結(jié)構(gòu)中，保證光纖在一定的溫濕度范圍內(nèi)穩(wěn)定的工作，提高了光路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高了系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性，減少了系統(tǒng)的測(cè)量誤差源。