[发明专利]基于空间谱全息存储的激光干涉测距系统

权利要求书

1.一种新型的基于空间谱全息存储的激光干涉测距系统，其特征是：所述的基于空间谱全息存储的激光干涉测距系统包括激光发射与接收子系统，空间谱全息存储子系统，激光扫描读取子系统，以及光子探测处理子系统组成。所述各子系统协调工作：激光发射与接收子系统负责发射探测光束照射目标和接收来自目标散射的回波光束，并将回波光束和与之相干的参考光束一起输入到光子晶体空间谱全息记录子系统中；空间谱全息记录子系统将回波光束和参考光束干涉所对应的空间谱全息存储在光子晶体中；激光扫描读取子系负责产生线性调频调制的读取光束以读取存储在光子晶体中干涉的空间谱，并以时域信号的形式输出为衍射光束，该衍射光束与另一束零外差相干的探测参考光束最终一同进入光子探测处理子系统；光子探测处理子系统通过零外差探测技术获得衍射光束的时域波形，即回波光束与参考光束干涉的空间谱，最后通过处理即可获得目标的距离信息，完成距离探测。

2.根据权利要求1所述基于空间谱全息存储的激光干涉测距系统，激光发射与接收子系统包括大功率的发射端激光器，电光调制器，准直扩束器，多路分光器，发射望远镜和接收望远镜组成；发射端激光器的输出光束被电光调制器调制并经准直扩束器后，进入多路分光器被分为两束相干光：一束为参考光束，另一束为经发射望远镜照射目标的探测光束，且该探测光束经过目标散射的回波光束被接收望远镜获取；回波光束和参考光束一同输入到空间谱全息存储子系统中。

3.根据权利要求1所述基于空间谱全息存储的激光干涉测距系统，空间谱全息存储子系统由聚焦透镜和光子晶体组成；聚焦透镜将回波光束和参考光束耦合到光子晶体中进行相干，干涉结果对应的空间谱被存储到光子晶体中。

4.根据权利要求1或3所述基于空间谱全息存储的激光干涉测距系统，激光扫描读取子系统包括读取端激光器、准直扩束器和多路分光器；读取端激光器发出的激光束经过电光调制器后成为线性调频调制的读取光束，该读取光束经过聚焦透镜耦合到光子晶体中以读取存储在光子晶体中回波光束与参考光束干涉的空间谱，通过读取光束频率的线性扫描可将所述空间谱以时域信号的形式读取出来，包含在光子晶体输出的衍射光束的时域波形中；该衍射光束与另一束零外差相干的探测参考光束一起进入光子探测处理子系统。

5.根据权利要求1或4所述基于空间谱全息存储的激光干涉测距系统，光子探测处理子系统由光路合成器，反射镜，光子探测器，信号处理器组成；根据零外差探测技术，激光扫描读取子系统输出的衍射光束和探测参考光束经反射镜和光路合成器后，在空间合成一路合成光束，所述合成光束最终通过光子探测器探测，获得所述衍射光束的时域波形，也即回波光束与参考光束干涉的空间谱波形，在信号处理器中利用傅里叶变换技术对光子探测器的输出进行处理即可获得目标的探测距离。

6.根据权利要求1或3所述基于空间谱全息存储的激光干涉测距系统，所述光子晶体是一种具有瞬时光谱烧孔特性的光子晶体：光子晶体在被回波光束和参考光束的干涉结果实施光谱烧孔后，以指数形式迅速恢复。

7.根据权利要求1或5所述基于空间谱全息存储的激光干涉测距系统，所述光子晶体具有高达10GHz以上的带宽的存储能力，而在光子探测器探测时可通过仅仅为数兆赫兹的光子探测器来实现空间谱探测。