[發明專利]基于光學分頻鎖相非線性校正的動態掃頻干涉測距系統及測距方法

在審

• 申請號: 201811057540.8
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109029246A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 甘雨;劉國棟;路程;陳鳳東
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.基于光學分頻鎖相非線性校正的動態掃頻干涉測距系統，其特征在于：所述系統包括掃頻干涉測距光路、運動測量光路、鎖相環模塊(24)、1號輔助干涉儀(2)、2號輔助干涉儀(26)、外腔式激光器(1)、可見激光器(5)、單頻激光器(16)、1號光纖耦合器(15)、數據采集卡(4)、1號探測器(3)、3號探測器(25)；

所述掃頻干涉測距光路由2號光纖耦合器(6)，6號光纖耦合器(7)、7號光纖耦合器(8)、8號光纖耦合器(10)、偏振保持分束器PBS(9)、波分復用器WDM(11)、聚焦光學子系統(12)、1/4波片(13)以及平衡探測器(14)組成；

所述運動測量光路由3號光纖耦合器(17)、1號聲光調制器(18)、2號聲光調制器(19)、4號光纖耦合器(20)、5號光纖耦合器(21)、9號光纖耦合器(22)以及2號光電探測器(23)構成；

外腔式激光器(1)輸出的激光入射至1號光纖耦合器(15)進行分路；

1號光纖耦合器(15)輸出的1路光經1號輔助干涉儀(2)后入射至1號探測器(3)，經1號探測器(3)后輸出信號輸入至數據采集卡(4)；

1號輔助干涉儀(2)信號作為數據采集卡(4)的外部時鐘輸入信號，控制數據采集卡(4)對1號探測器(3)、2號光電探測器(23)、平衡探測器(14)的信號進行采樣；

1號光纖耦合器(15)輸出的1路光依次經2號輔助干涉儀(26)和3號探測器(25)，經3號探測器(25)后的輸出信號輸入至鎖相環模塊(24)；

2號輔助干涉儀(26)為鎖相環模塊(24)提供鎖相參考信號；

1號光纖耦合器(15)輸出的98路光入射至2號光纖耦合器(6)進行分路；

單頻激光器(16)輸出的激光入射至3號光纖耦合器(17)進行分路，3號光纖耦合器(17)輸出的99路光經1號聲光調制器(18)入射至4號光纖耦合器(20)進行分路，3號光纖耦合器(17)輸出的1路光經2號聲光調制器(19)入射至5號光纖耦合器(21)進行分路；

2號光纖耦合器(6)輸出的99路光與4號光纖耦合器(20)輸出的99路光經6號光纖耦合器(7)合束后入射至偏振保持分束器PBS(9)的A號端口，經偏振保持分束器PBS(9)的B號端口輸出的光與可見激光器(5)輸出的激光經波分復用器WDM(11)復用后，依次經光纖端面、聚焦光學子系統(12)和1/4波片(13)后入射至被測目標，經被測目標反射后返回至波分復用器WDM(11)，經波分復用器WDM(11)解復用后的光入射至偏振保持分束器PBS(9)的B號端口，再在偏振保持分束器PBS(9)的C號端口出射；

2號光纖耦合器(6)輸出的1路光與5號光纖耦合器(21)輸出的50路光經7號光纖耦合器(8)進行合束，7號光纖耦合器(8)合束后的光與偏振保持分束器PBS(9)的C號端口出射的光經8號光纖耦合器(10)合束后入射至平衡探測器(14)，平衡探測器(14)輸出的信號入射至數據采集卡(4)；

4號光纖耦合器(20)輸出的1路光與5號光纖耦合器(21)輸出的50路光經9號光纖耦合器(22)合束后入射至2號光電探測器(23)，2號光電探測器(23)輸出的信號分別入射至數據采集卡(4)和鎖相環模塊(24)；

經鎖相環模塊(24)輸出的信號相位同步入射至2號聲光調制器(19)，通過改變2號聲光調制器(19)的移頻量，使2號光電探測器(23)輸出的信號與鎖相環模塊(24)參考信號相位相同。

2.根據權利要求1所述基于光學分頻鎖相非線性校正的動態掃頻干涉測距系統，其特征在于：所述5號光纖耦合器(21)、6號光纖耦合器(7)、7號光纖耦合器(8)、8號光纖耦合器(10)、9號光纖耦合器(22)均為3dB耦合器。

3.根據權利要求2所述基于光學分頻鎖相非線性校正的動態掃頻干涉測距系統，其特征在于：所述1號光纖耦合器(15)為1:98:1分路光纖耦合器。

4.根據權利要求3所述基于光學分頻鎖相非線性校正的動態掃頻干涉測距系統，其特征在于：所述2號光纖耦合器(6)、3號光纖耦合器(17)、4號光纖耦合器(20)均為99:1分路光纖耦合器。