[發明專利]基于飛秒光頻梳的正弦相位調制干涉絕對測距裝置與方法

有效

• 申請號: 201711339452.2
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108120378B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 陳本永;張世華;嚴利平
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于飛秒光頻梳的正弦相位調制干涉絕對測距裝置，其特征在于：

包括光源系統(I)、正弦相位調制干涉系統(II)和信號處理系統(III)；光源系統(I)輸出端連接到正弦相位調制干涉系統(II)的輸入端，正弦相位調制干涉系統(II)輸出干涉光束到信號處理系統(III)；

所述的光源系統(I)包括飛秒光頻梳(1)、第一激光器(2)、第二激光器(3)、反射鏡(4)和第一分色鏡(5)；第一激光器(2)與第二激光器(3)均鎖定至飛秒光頻梳(1)上，第二激光器(3)輸出端發出波長為λ_b的激光經反射鏡(4)反射后與第一激光器(2)輸出波長為λ_a的激光一起在第一分色鏡(5)處合光，第一分色鏡(5)合束光輸出作為所述的光源系統(I)的輸出光；

所述的正弦相位調制干涉系統(II)包括分光鏡(6)、參考角錐棱鏡(7)、相位調制器(8)、測量角錐棱鏡(11)、信號發生器(9)和高壓放大器(10)；光源系統(I)輸出光射向分光鏡(6)發生透射和反射，分光鏡(6)的透射光經參考角錐棱鏡(7)反射到電光相位調制器(8)，經電光相位調制器(8)調制后輸出返回入射到分光鏡(6)；分光鏡(6)的反射光射向測量角錐棱鏡(11)，經測量角錐棱鏡(11)反射后與電光相位調制器(8)輸出光回到分光鏡(6)處合光輸出，形成干涉信號；電光相位調制器(8)經高壓放大器(10)與信號發生器(9)的輸出端連接；

所述的信號處理系統(III)包括第二分色鏡(13)、第一濾光片(14)、第一光電探測器(15)、第二濾光片(16)、第二光電探測器(17)、數據采集模塊(18)和計算機(19)；正弦相位調制干涉系統(II)的干涉信號入射到第二分色鏡(13)發生透射和反射，第二分色鏡(13)的透射光經第一濾光片(14)后被第一光電探測器(15)探測接收，第二分色鏡(13)的反射光經第二濾光片(16)后被第二光電探測器(17)探測接收。

2.根據權利要求1所述的一種基于飛秒光頻梳的正弦相位調制干涉絕對測距裝置，其特征在于：

還包括數據采集模塊(18)和計算機(19)，所述的信號發生器(9)具有兩個輸出端，信號發生器(9)一個輸出端經高壓放大器(10)電光相位調制器(8)連接，信號發生器(9)另一個輸出端連接到數據采集模塊(18)的輸入端，第一光電探測器(15)和第二光電探測器(17)連接到數據采集模塊(18)的輸入端，數據采集模塊(18)的輸出端連接到計算機(19)；分光鏡(6)和參考角錐棱鏡(7)之間以及分光鏡(6)和測量角錐棱鏡(11)之間設有用于檢測溫度、濕度、壓強、二氧化碳等環境參數值的環境參數測量模塊(12)，環境參數測量模塊(12)連接到計算機(19)。

3.根據權利要求1所述的一種基于飛秒光頻梳的正弦相位調制干涉絕對測距裝置，其特征在于：所述的光源系統(I)中，第一激光器(2)的輸出波長λ_a固定，第二激光器(3)的輸出波長λ_b是變化的，且λ_a和λ_b分別屬于可見光和近紅外光光譜波段。

4.根據權利要求1所述的一種基于飛秒光頻梳的正弦相位調制干涉絕對測距裝置，其特征在于：所述的光源系統(I)和信號處理系統(III)中，第一分色鏡(5)和第二分色鏡(13)均對第一激光器(2)輸出波長λ_a的光束進行透射，對第二激光器(3)輸出波長為λ_b的光束進行反射。

5.根據權利要求1所述的一種基于飛秒光頻梳的正弦相位調制干涉絕對測距裝置，其特征在于：所述的信號處理系統(III)中通過數據采集模塊(18)同時采集信號發生器(9)輸出信號以及第一光電探測器(15)和第二光電探測器(17)的信號，然后傳輸至計算機(19)進行信號處理，根據PGC解調原理對測量干涉儀和補償干涉儀對應的干涉信號進行實時相位解調，得到待測絕對距離的值。