[发明专利]基于飞秒光梳同步锁频的多波长干涉实时绝对测距装置

权利要求书

1.一种基于飞秒光梳同步锁频的多波长干涉实时绝对测距装置，其特征在于，包括：

飞秒光梳同步锁频的多波长发生器，用来出射多个高频率稳定度的目标波长激光，即作 为输出锁频到飞秒光梳的多波长激光光源；

外差干涉仪，用来接收由飞秒光梳同步锁频的多波长发生器输出的激光，该激光经过准 直后入射到外差干涉仪，发生干涉的返回测量光和参考光由透镜聚焦耦合到单模光纤中，形 成混合的多波长外差干涉信号；

同步相位解调模块，用来将外差干涉仪得到的混合干涉信号通过波长解调分离得到各个 波长对应的干涉信号，并对各个波长的干涉信号进行同步相位测量；

处理分析模块，用来对同步相位解调模块测量得到的小数相位信息和准确的波长值，利 用多波长算法得到精确的绝对距离值。

2.根据权利要求1所述的基于飞秒光梳同步锁频的多波长干涉实时绝对测距装置，其特 征在于，所述飞秒光梳同步锁频的多波长发生器包括光纤布拉格光栅阵列FBGA和多个CW 激光器；飞秒光梳经过所述光纤布拉格光栅阵列FBGA后并列筛选出多个梳模区间，并与多 个所述CW激光器发射的目标波长激光形成拍频；基于拍频利用OPLL技术对CW激光频率 进行反馈控制，完成激光器频率锁定；再通过所述光纤布拉格光栅阵列FBGA将稳频之后的 多个CW激光高效地耦合到同一根单模光纤上，实现出射多个高频率稳定度的目标波长激光。

3.根据权利要求2所述的基于飞秒光梳同步锁频的多波长干涉实时绝对测距装置，其特 征在于，所述OPLL锁频的具体过程为：经所述光纤布拉格光栅阵列FBGA选频之后的部分 飞秒光梳梳模与CW激光器产生拍频f_b，由探测器PD转化为电信号之后，以信号发生器FG 产生的基准信号为参考，利用电子学锁相环机理对拍频进行锁定，并对CW激光器的注入电 流利用P-I控制器进行反馈控制，最终将CW激光频率锁定到了固定的一个光梳梳模上。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于飞秒光梳同步锁频的多波长干涉实时绝对测距装 置，其特征在于，所述外差干涉仪包括1×2光纤耦合器，通过1×2光纤耦合器将多波长光源 分为两路，分别经过具有一定频差的两个声光调制器进行频移；经第一声光调制器AOM₁频 移后的激光通过带光纤接口的准直棱镜后由分光棱镜BS进行分束，一束进入到参考光路， 另一束照射到目标镜CC后返回进入测量光路；经第二声光调制器AOM₂频移后的激光则经 分束后直接进入参考光路和测量光路，最终在参考和测量路同时形成混合的多波长外差干涉 信号。

5.根据权利要求1或2或3所述的基于飞秒光梳同步锁频的多波长干涉实时绝对测距装 置，其特征在于，所述同步相位解调模块用来将干涉仪得到的参考光和测量光多波长外差干 涉信号分别通过FBGA将各波长所对应的干涉信号进行分离，然后再通过光电探测器阵列 PDA对外差干涉光信号进行光电转换，获取各波长对应的多组参考和测量电信号，最终将多 组外差信号进行多路同步相位测量，从而实现多波长干涉的同步相位解调。

6.根据权利要求1或2或3所述的基于飞秒光梳同步锁频的多波长干涉实时绝对测距装 置，其特征在于，所述处理分析模块为一个计算处理及数显模块，用来实现对环境传感器的 采集和对外通信，并补偿空气折射率；所述处理分析模块利用所测环境参数、精确波长值及 小数相位测量值，通过小数重合算法找准整数相位并得到绝对距离值，还对结果进行最终的 显示和存储。