[發明專利]一種高精度激光回波頻率調制系統和方法

有效

• 申請號: 201811322928.6
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109375230B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 杜漸;張興;趙宏鳴;高陽;虞紅
• 申請（專利權）人: 北京仿真中心
• 主分類號: G01S17/02
• 分類號: G01S17/02;G01S7/48
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝;金躍

1.一種高精度激光回波頻率調制系統，其特征在于，所述系統包括：激光器、第一非偏振分束器、第二非偏振分束器、第一半波片、第二半波片、第一偏振分束器、第二偏振分束器、聲光調制器、第二反射鏡、第三反射鏡、光電探測器、頻譜分析裝置；

所述激光器用于產生激光；

所述第一非偏振分束器，用于將所述激光分為2束，形成第1束激光和第2束激光；

所述第二非偏振分束器，用于將第1束激光的一部分透至所述第二反射鏡，將第1束激光的另一部分反射至所述第二偏振分束器；

所述第二反射鏡，用于反射所述第二非偏振分束器透過的激光；

所述第二偏振分束器，用于純化偏振來自所述第二非偏振分束器的激光，將純化偏振后的激光輸入所述光電探測器；

所述聲光調制器，用于將經過第一半波片的第2束激光產生移頻，并返回移頻后的激光，

所述聲光調制器通過微波驅動非線性晶體的晶格振蕩產生聲波，聲波與第2束激光發生矢量耦合，形成聲波與光波頻率的耦合疊加，完成頻移，并返回頻移后的激光；

所述第一偏振分束器，用于將所述聲光調制器返回的激光反射至所述第三反射鏡，并經第三反射鏡反射及第二半波片至所述第二非偏振分束器；

所述第二非偏振分束器，還用于將所述第二半波片傳出的激光透至所述第二偏振分束器；

所述頻譜分析裝置，用于分析光電探測器的輸出得到微多普勒信號；

所述激光器通過控制激光管溫度并且采用高精度電流源供電，產生超窄線寬激光。

2.根據權利要求1所述的一種高精度激光回波頻率調制系統，其特征在于，所述激光器為532納米半導體激光器。

3.根據權利要求2所述的一種高精度激光回波頻率調制系統，其特征在于，所述激光器產生的激光為超窄線寬單頻激光。

4.根據權利要求1所述的一種高精度激光回波頻率調制系統，其特征在于，所述聲光調制器通過微波驅動非線性晶體的晶格振蕩產生聲波，所述聲波與所述第2束激光發生矢量耦合，形成聲波與光波頻率的耦合疊加，完成移頻，并返回移頻后的激光。

5.根據權利要求4所述的一種高精度激光回波頻率調制系統，其特征在于，移頻角度位于為10度至20度范圍中。

6.根據權利要求5所述的一種高精度激光回波頻率調制系統，其特征在于，所述系統還包括濾光裝置；

所述聲光調制器通過濾光裝置，將移頻后角度不同的激光同光路返回。

7.根據權利要求6所述的一種高精度激光回波頻率調制系統，其特征在于，所述濾光裝置包括：四分之一波片、透鏡、第一反射鏡；

頻移后的激光依次經過四分之一波片、透鏡變成平行光；

所述平行光經第一反射鏡反射后，依次經過透鏡、四分之一波片返回至聲光調制器；其中，返回的平行光與所述頻移后的激光光路重合，方向相反。

8.根據權利要求7所述的一種高精度激光回波頻率調制系統，其特征在于，所述透鏡中心到所述聲光調制器中心距離為f，其中f為所述透鏡的焦距。

9.一種基于權利要求1至8任一權利要求所述的高精度激光回波頻率調制系統的高精度激光回波頻率調制方法，其特征在于，所述方法包括：

激光器產生激光；

所述激光通過第一非偏振分束器分為2束，形成第1束激光和第2束激光；

第1束激光的一部分透過第二非偏振分束器后被第二反射鏡反射；

第1束激光的另一部分被所述第二非偏振分束器反射至第二偏振分束器，通過所述第二偏振分束器純化偏振后，進入光電探測器，作為參考光；

第2束激光經第一半波片傳輸至聲光調制器，由聲光調制器對所述第2束激光產生移頻；

頻移后的激光依次經過四分之一波片、透鏡變成平行光；

所述平行光經第一反射鏡反射后，依次經過透鏡、四分之一波片返回至聲光調制器；其中，返回的平行光與所述頻移后的激光光路重合，方向相反；

所述聲光調制器返回的移頻后的激光依次經過第一偏振分束器反射、第三反射鏡反射、第二半波片至第二非偏振分束器，再透過第二非偏振分束器和第二偏振分束器入射到光電探測器上，與參考光形成干涉；

頻譜分析裝置分析光電探測器的輸出得到微多普勒信號；

激光器通過控制激光管溫度并且采用高精度電流源供電，產生超窄線寬激光。