[发明专利]基于光频梳校准的双色激光扫描绝对距离测量装置和方法

权利要求书

1.一种基于光频梳校准的双色激光扫描绝对距离测量装置，其特征在于，包括：

用于输出单一线偏振的飞秒激光脉冲以及两路单一频率、单一线偏振激光的激光光源系统（1）；

用于保持激光光源系统（1）的输出光偏振态不变，并分别传输至迈克尔逊干涉系统（3）和激光频率标定系统（4）的保偏光纤系统（2）；

用于将待测绝对距离转化为干涉信号强度的变化的迈克尔逊干涉系统（3）；

以及，

用于控制激光光源系统（1）输出激光的波长扫描，并根据波长扫描时激光频率变化量及干涉信号的周期整数和周期小数的变化量，进而计算出绝对距离量的激光频率标定系统（4）。

2.根据权利要求1所述的绝对距离测量装置，其特征在于，所述激光光源系统（1）包括第一可调谐激光器（10）、第二可调谐激光器（11）和飞秒光频梳（12）。

3.根据权利要求2所述的绝对距离测量装置，其特征在于，所述保偏光纤系统（2）包括第一1×2保偏光纤耦合器（20）、第二1×2保偏光纤耦合器（21）、第一2×1保偏光纤耦合器（22）和第二2×1保偏光纤耦合器（23），其中，所述第一1×2保偏光纤耦合器（20）的光输入端接第一可调谐激光器（10）的输出端，一路光输出端接第一2×1保偏光纤耦合器（22）的一路光输入端，第二1×2保偏光纤耦合器（21）的光输入端接第二可调谐激光器（11）的输出端，一路光输出端接第二2×1保偏光纤耦合器（23）的一路光输入端，第一2×1保偏光纤耦合器（22）和第二2×1保偏光纤耦合器（23）的另一路光输入端均接飞秒光频梳（12）的输出端。

4.根据权利要求3所述的绝对距离测量装置，其特征在于，所述迈克尔逊干涉系统（3）包括第一准直扩束器（30）、第二准直扩束器（31）、第一二相色镜（32）、分光棱镜（33）、参考角锥棱镜（34）、测量角锥棱镜（35）、第二二相色镜（36）、第一光电探测器（37）和第二光电探测器（38），其中，所述第一准直扩束器（30）的光输入端接第一1×2保偏光纤耦合器（20）的另一路光输出端，第二准直扩束器（31）的光输入端接第二1×2保偏光纤耦合器（21）的另一路光输出端，第一准直扩束器（30）的输出光在第一二相色镜（32）处反射，第二准直扩束器（31）的输出光在第一二相色镜（32）处透射，之后合光送入由所述分光棱镜（33）、参考角锥棱镜（34）和测量角锥棱镜（35）组成的迈克尔逊干涉仪，所述迈克尔逊干涉仪的混合干涉光被第二二相色镜（36）一路反射至第一光电探测器（37），另一路透射至第二光电探测器（38）。

5.根据权利要求4所述的绝对距离测量装置，其特征在于，所述分光棱镜（33）将输入的合光光束等光强分成两路，一路反射至参考角锥棱镜（34），经角锥棱镜（34）反射后再由分光棱镜（33）透射至第二二相色镜（36）；另一路经透射至测量角锥棱镜（35），经角锥棱镜（35）反射回分光棱镜（33）后再反射至第二二相色镜（36）。

6.根据权利要求4所述的绝对距离测量装置，其特征在于，所述激光频率标定系统（4）包括第三光电探测器（40）、第四光电探测器（41）、第一窄带带通滤波器（42）、第二窄带带通滤波器（43）、数据采集卡（44）和控制器（45），所述第三光电探测器（40）的输入端接第一2×1保偏光纤耦合器（22）的输出端，输出端接第一窄带带通滤波器（42）的输入端，所述第四光电探测器（41）的输入端接第二2×1保偏光纤耦合器（23）的输出端，输出端接第二窄带带通滤波器（43）的输入端，第一光电探测器（37）、第二光电探测器（38）、第一窄带带通滤波器（42）和第二窄带带通滤波器（43）均接入数据采集卡（44），数据采集卡（44）接控制器（45），控制器（45）的电输出端接所述第一可调谐激光器（10）、第二可调谐激光器（11）和飞秒光频梳（12）。

7.根据权利要求4所述的绝对距离测量装置，其特征在于，所述飞秒光频梳（12）的工作波长覆盖所述第一可调谐激光器（10）和第二可调谐激光器（11）的所有频率，且飞秒光频梳（12）的频率稳定度溯源至微波频率基准。

8.根据权利要求4所述的绝对距离测量装置，其特征在于，所述第一二相色镜（32）和第二二相色镜（36）的工作波长对第一可调谐激光器（10）发射激光的波长光束反射，对第二可调谐激光器（11）发射激光的波长光束透射，且光强损失小于10%。