[发明专利]用基于皮秒脉冲的高精度激光测距装置的测距方法

权利要求书

1.用基于皮秒脉冲的高精度激光测距装置的测距方法，所述的高精度是指对几十千米远的目标进行测距精度达到1毫米；其特征在于，其包括下列步骤：其包括激光器(1)、分束器I(2)、分束器II(3)、望远镜(4)、光电转换器I(5)、光电转换器II(6)、延时器(7)、计时器(8)、接口转换器(9)、显示器(10)、控制器(11)和计算机(12)；其中，激光器(1)在其输出光束的光轴上依次与分束器I(2)、分束器II(3)、望远镜(4)连接；光电转换器I(5)与分束器I(2)和延时器(7)分别连接，延时器(7)与计时器(8)和计算机(12)分别连接；分束器II(3)与光电转换器II(6)连接；光电转换器II(6)与计时器(8)连接；计时器(8)与接口转换器(9)连接；接口转换器(9)与计算机(12)连接；显示器(10)与计算机(12)连接；控制器(11)与激光器(1)和计算机(12)分别连接；

激光器(1)为皮秒脉冲激光器；波长为266nm、355nm、532nm或1064nm可调；脉宽为20ps、60ps或100ps可调；脉冲重复频率为10Hz或20Hz可调；光束发散角0.4毫弧度；单脉冲能量为毫焦量级；

激光器(1)采用的是皮秒脉冲激光器；分束器I(2)为1∶99的光分束器；望远镜(4)采用口径为15cm的望远镜系统；光电转换器I(5)和光电转换器II(6)均采用响应时间小于12ps的高速PIN光电探测器；

计算机(12)中存储有基于皮秒脉冲激光的激光测距装置的管理及运行软件，因此，使得计算机(12)能进行人机交互、信号处理、控制和数据计算；

计算机(12)给控制器(11)发出指令，激光器(1)发射激光脉冲；计算机(12)给延时器(7)发出延时时间指令；

激光器(1)输出的激光被分束器I(2)分为两部分，其中的99％的激光经分束器II(3)后由望远镜(4)发射出去，用于辐照目标；其中的1％的激光由光电转换器I(5)转换成电信号，该电信号进入延时器(7)，在计算机(12)给出的延时时间指令的作用下，延时器(7)对该电信号进行延时操作后，再进入计时器(8)作为同步开门信号；

望远镜(4)接收回波信号，回波信号经分束器II(3)进入光电转换器II(6)转换为电信号后再进入计时器(8)，作为计时器(8)的关门信号；

计时器(8)得到往返于测距系统和目标之间的脉冲数N，并得到时间T＝Nt，其中t为计数脉冲的重复周期；既时间T为皮秒脉冲激光往返于测距系统和目标之间的时间，时间T经接口转换器(9)后输入计算机(12)；

在计算机(12)中，根据测距系统与目标之间的距离公式

R=cT2=cNt2]]>

计算得到测距系统与目标之间的距离R；公式中，c为光在介质中的传播速度；

(2)基于皮秒脉冲激光的高精度激光测距方法的步骤如下：

①装置初始化；

②计算机(12)给控制器(11)发出指令，指令激光器(1)发射激光脉冲；

③激光器(1)输出的激光被分束器I(2)分为两部分，其中的99％的激光经分束器II(3)后由望远镜(4)发射出去，用于辐照目标；其中的1％的激光由光电转换器I(5)转换成电信号，该电信号进入延时器(7)，在计算机(12)给出的延时时间指令的作用下，延时器(7)对该电信号进行延时操作后，再进入计时器(8)作为同步开门信号；

④望远镜(4)接收回波信号，回波信号经分束器II(3)进入光电转换器II(6)转换为电信号后再进入计时器(8)，作为计时器(8)的关门信号；

⑤计时器(8)得到往返于测距系统和目标之间的脉冲数N，并得到时间T＝Nt，其中t为计数脉冲的重复周期；既时间T为皮秒脉冲激光往返于测距系统和目标之间的时间，时间T经接口转换器(9)后输入计算机(12)；

在计算机(12)中，根据测距系统与目标之间的距离公式

R=cT2=cNt2]]>

计算得到测距系统与目标之间的距离R；公式中，c为光在介质中的传播速度；

⑥计算得到测距系统与目标之间的距离R可以通过显示器(10)显示，或者打印出来。

⑦计算机(12)给控制器(11)一个指令，指令控制激光器(1)继续或者停止工作。