[发明专利]基于非注入激光器和Etalon的激光测速系统和方法

权利要求书

1.基于非注入激光器和Etalon的激光测速系统，其特征在于，包括作为系统发射光源的非注入脉冲激光器、扩束镜、偏振片、半波片、Etalon、四分之一波片、准直镜、发射接收镜、第一至第三全反射镜、第一至第三偏振分束镜PBS、分束片、第一和第二汇聚透镜、第一和第二光电倍增管PMT和微处理器；

非注入脉冲激光器发出的激光经过扩束器扩束后，传输至第一全反射镜；第一全反射镜反射后的激光再依次经过偏振片、半波片、第一PBS传输至Etalon，其中，偏振片的透振方向平行于反射后激光的偏振方向，调整半波片使得反射后激光的偏振方向与第一PBS的偏振方向平行，使激光完全透过第一PBS；Etalon输出的激光依次经过第二PBS、第三PBS后传输至四分之一波片，其中，第二PBS、第三PBS的偏振方向与Etalon输出的激光的偏振方向平行；激光经四分之一波片后偏振方向旋转45度，再依次经过准直镜、发射接收镜照射在待测物体上，并产生后向散射光；后向散射光依次经过发射接收镜、准直镜、四分之一波片、第三PBS、第三全反射镜传输至分束片，后向散射光经分束片分为两束，一束依次经过第一汇聚透镜和第一PMT，另一束依次经过第二全反射镜、第一PBS、Etalon、第二PBS、第二汇聚透镜和第二PMT；第一PMT、第二PMT分别与微处理器连接；

非注入脉冲激光器的工作波长为532nm，光束直径为0.5mm，发散角为2.7mrad。

2.根据权利要求1所述的基于非注入激光器和Etalon的激光测速系统，其特征在于，扩束镜的倍率为20。

3.根据权利要求1所述的基于非注入激光器和Etalon的激光测速系统，其特征在于，Etalon的自由光谱范围为4GHz，精细度为12。

4.基于非注入激光器和Etalon的激光测速方法，其特征在于，具体步骤如下：

首先，采用非注入脉冲激光器作为光源发射激光，并通过扩束镜对激光进行扩束；

其次，第一全反射镜对扩束后的激光进行反射，使其能够入射到Etalon；

再次，在第一全反射镜与Etalon之间设置偏振片和半波片，在Etalon之前设置第一PBS，在Etalon之后连续设置第二、第三PBS，其中，偏振片的偏振方向与第一全反射镜反射后激光的偏振方向平行以压缩激光的垂直分量；调整半波片使第一全反射镜反射后激光的偏振方向与后级的三个PBS的偏振方向平行以使激光能够完全通过三个PBS；

再次，Etalon的输出激光经过第二和第三PBS后，通过四分之一波片将其偏振方向旋转45度，再经过准直镜和发射接收镜照射到待测物体上产生后向反射光；

再次，后向反射光依次经过发射接收镜、准直镜、四分之一波片，经四分之一波片旋转偏振方向后的后向反射光被第三PBS反射；

再次，第三全反射镜将被第三PBS反射的后向反射光传输至分束片，分束片将后向散射光分为两束，其中，一束直接经过汇聚透镜传输至第一PMT；另一束被第二全反射镜反射后依次经过第一PBS、Etalon、第二PBS、汇聚透镜传输至第二PMT；

再次，第一PMT和第二PMT分别将接收到的后向散射光转换为第一和第二电信号后，传输至微处理器进行处理；

最后，微处理器根据系统标定得到的第一、第二电信号与待测物体速度之间的函数，计算得到待测物体速度并输出。

5.根据权利要求4所述的基于非注入激光器和Etalon的激光测速方法，其特征在于，系统标定的方法为：选取若干不同已知速度的参考物体分别作为待测物体，启动系统后得到若干组第一、第二电信号，拟合得到第一、第二电信号与速度之间的函数，从而完成系统标定，并将函数存放于微处理器。