[發明專利]一種高重頻飛秒光梳多波長干涉絕對測距系統及方法

在審

• 申請號: 202011347358.3
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112526533A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 王國超;譚立龍;杜文正;程洪杰;盧瑞濤;管文良;李若亭;唐圣金;葉輝;侯帥
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S7/48;G01S7/481
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 閔亞紅

1.一種高重頻飛秒光梳多波長干涉絕對測距系統，其特征在于，包括依次相連的高重頻飛秒光梳、第一窄帶寬光學濾波陣列、光學放大陣列、光學調制與光合成陣列、光學外差干涉光路、第二窄帶寬光學濾波陣列、光電探測陣列和多路同步相位計；

所述高重頻飛秒光梳產生的光源輸入至第一窄帶寬光學濾波陣列得到多個單波長的種子光源，多個單波長的種子光源輸入至光學放大陣列進行功率放大，放大后的各個波長的種子光源輸入至光學調制與光合成陣列輸出信號光和本地光，所述信號光和本地光同時輸入至光學外差干涉光路，輸出測量光和參考光，所述參考光和測量光輸入至第二窄帶寬光學濾波陣列得到與參考光和測量光一一對應的多波長光干涉信號，多波長光干涉信號輸入至光電探測陣列輸出多路干涉電信號，多路干涉電信號輸入至多路同步相位計輸出多波長干涉的相位信息；

還包括設置在外差干涉儀光路上的環境傳感器；

所述環境傳感器和多路同步相位計均與數據處理模塊數據連接。

2.根據權利要求1所述的一種高重頻飛秒光梳多波長干涉絕對測距系統，其特征在于，所述高重頻飛秒光梳產生的光源的重復頻率大于10GHz；所述高重頻飛秒光梳包括多個梳模，有效帶寬至少達到幾個THz，在有效帶寬內每個梳模的功率為亞毫瓦量級以上。

3.根據權利要求2所述的一種高重頻飛秒光梳多波長干涉絕對測距系統，其特征在于，所述高重頻飛秒光梳為克爾微腔光頻梳或者電光調制光頻梳。

4.根據權利要求1所述的一種高重頻飛秒光梳多波長干涉絕對測距系統，其特征在于，所述第一窄帶寬光學濾波陣列和第二窄帶寬光學濾波陣列均由多個不同波段窄帶寬的光纖布拉格光柵組成。

5.根據權利要求1所述的一種高重頻飛秒光梳多波長干涉絕對測距系統，其特征在于，所述光學調制與光合成陣列由多個電光調制器、聲光調制器和合束器組成，用于實現光學外差的調制和光學的合成。

6.根據權利要求1所述的一種高重頻飛秒光梳多波長干涉絕對測距系統，其特征在于，所述光學外差干涉光路由多個準直器、分光鏡和目標反射鏡組成。

7.根據權利要求1所述的一種高重頻飛秒光梳多波長干涉絕對測距系統，其特征在于，所述光學外差干涉光路由環路器、耦合器、準直器和目標反射鏡組成。

8.根據權利要求1所述的一種高重頻飛秒光梳多波長干涉絕對測距系統，其特征在于，所述測量光和參考光均為多波長干涉光，且均為經過光學外差混頻的合成光。

9.一種高重頻飛秒光梳多波長干涉絕對測距方法，其特征在于，包括以下步驟：

高重頻飛秒光梳產生的光源通過第一窄帶寬光學濾波陣列，從高重頻飛秒光梳光源中選取多根梳模作為多個單波長的種子光源；

多個單波長的種子光源通過光學放大陣列進行功率放大，放大后的各個波長的種子光源經過光學調制與光合成陣列得到多波長的信號光和本地光；

所述信號光和本地光同時入射到光學外差干涉光路，各自經干涉儀后的返回光通過光路合成為測量光和參考光；

所述參考光和測量光再經過第二窄帶寬光學濾波陣列進行波長解調，分離出與參考光和測量光一一對應的多波長光干涉信號，再將多波長光干涉信號同時輸入到光電探測陣列轉化為多路干涉電信號；

將多路干涉電信號輸入到多路同步相位計，對各個波長的干涉信號進行同步相位測量，獲取多波長干涉的相位信息；

將所述相位信息、外差干涉儀光路上的環境參數和各波長的準確值輸入至數據處理模塊利用多波長干涉絕對測距算法得到絕對測量距離值。

10.根據權利要求9所述的一種高重頻飛秒光梳多波長干涉絕對測距方法，其特征在于，所述環境參數通過環境傳感器獲取，用于對大氣折射率進行補償；所述環境參數包括溫度、壓強、相對濕度和二氧化碳濃度。