[發明專利]基于色散系數調制的調頻連續波激光雷達色散補償方法

有效

• 申請號: 202010828730.6
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN111948664B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 姜朔;劉博;趙彬;王盛杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01S17/32
• 分類號: G01S17/32;G01S7/481
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于色散系數調制的調頻連續波激光雷達色散補償方法，其特征在于：所述方法利用的測量系統包括調頻激光器、50m延時光纖、10m延時光纖、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、第五耦合器、第一探測器、第二探測器、光纖環路器、準直器和數據采集卡，其中：

第一耦合器和第二耦合器為功分比是90：10的1*2的耦合器；第三耦合器、第四耦合器和第五耦合器均為3dB耦合器；

外腔式激光器的調頻激光進入第一耦合器分成兩路，90％的激光進入第二耦合器分成兩路，一路作為本振激光，另一路通過環路器經一段10m延時光纖后打到待測目標，回光再通過環路器返回與本振激光于第三耦合器處相干，由第一探測器得到測距光路的干涉信號，剩下10％的激光經過第四耦合器分成兩路，一路作為本振，一路經過50m的延時光纖，于第五耦合器相干并在第二探測器得到輔助干涉光路的信號；

利用線性帶通濾波器得到延時光纖端面和目標對應的干涉信號；

對目標干涉信號和延時光纖端面信號進行相位運算，得到E_sub(N)：

其中，E_fiber和E_m分別代表延時光纖端面反射和目標反射信號的幅值，τ_Aux代表50m延時光纖對應的群延遲，τ_fiber代表10m延時光纖對應的群延遲，τ_air代表激光在空氣中傳播的群時延即代表激光打到目標上的往返時間，N表示采樣點序號，β₂代表光纖色散系數，v_g代表激光在單模光纖中的群速度；

對光纖端面對應的干涉信號進行色散系數調制得到信號E_Mf(N)：

利用峰值演化消畸的方法完成對光纖色散調制系數的標定以方實現對其他測距過程的快速色散補償；

此時E_sub(N)和E_Mf(N)之間的相位具有比例關系，由于光纖端面對應的距離已知，可以利用E_Mf(N)作為E_sub(N)的采樣時鐘，對其進行等相位間隔重采樣來消除色散對目標距離測量的影響。

2.根據權利要求1所述的基于色散系數調制的調頻連續波激光雷達色散補償方法，其特征在于：第二探測器得到輔助干涉光路的信號，以其谷峰位置處對應的時間點作為對測距光路干涉信號的重采樣時刻，實現等相位采樣。

3.根據權利要求1所述的基于色散系數調制的調頻連續波激光雷達色散補償方法，其特征在于：以第二探測器得到的干涉信號的峰谷位置對應的時刻為重采樣的時間點對第一探測器得到的干涉信號進行重采樣，得到的重采樣信號主要由兩部分組成：不受色散影響的延時光纖端面反射信號和受色散影響的目標反射信號，其表達式可以表示為：