[发明专利]基于双平行MZM的超宽带梯状FM/CW激光雷达测距系统

说明书

基于双平行MZM的超宽带梯状FM/CW激光雷达测距系统，属于激光测距领域。解决了传统的FM/CW激光雷达调制带宽有限，难于提高测距精度的问题。本发明调制端采用单频连续激光器、双平行MZM和光纤激光放大器构成的光纤回路与可调F‑P光纤滤波器共同构成信号调制系统来产生梯状频率调制信号光，信号调制带宽可达几十GHz到百GHz；接收端采用质心算法对目标回波进行解算，并利用双平衡探测的原理抑制梯状频率调制信号带来的原理误差，进一步提高系统测距精度。本发明主要用于对被测目标进行测距。

技术领域

本发明属于激光测距领域。

背景技术

调频连续波(frequency-modulated continuous-wave，FM/CW)激光雷达具有的高信号调制带宽带来的高的测距分辨率，且对探测器和模数转换器(ADCS)的带宽要求不高的特点，逐渐成为一种重要的探测体制。

但由于实际应用对分辨率要求的不断提高，对FM/CW激光雷达系统的调制带宽的需求也不断提高，目前使用的激光调制器及其驱动器受到驱动信号源的电子带宽限制无法进一步提高，使调制带宽的限制逐渐成为FM/CW激光雷达提高测距精度的技术瓶颈。

发明内容

本发明是为了解决传统的FM/CW激光雷达调制带宽有限，难于提高测距精度的问题，本发明提供了一种基于双平行MZM的超宽带梯状FM/CW激光雷达测距系统。马赫-增德尔调制器(Mach-Zehnder modulator，MZM)。

基于双平行MZM的超宽带梯状FM/CW激光雷达测距系统，它包括单频连续激光器、3个2×1耦合器、4个1×2分束器、双平行MZM、光纤激光放大器、可调F-P滤波器、光环形器、光纤自聚焦准直器、1号光电探测器、2号光电探测器、模数转换器和数字信号处理器；

3个2×1耦合器分别定义为1号2×1耦合器、2号2×1耦合器和3号2×1耦合器；

4个1×2分束器分别定义为1号1×2分束器、2号1×2分束器、3号1×2分束器和4号1×2分束器，且1号1×2分束器、2号1×2分束器和3号1×2分束器均输出光强相同的两束光；

单频连续激光器输出的连续光和光纤激光放大器输出的光，经1号2×1耦合器耦合后，入射至双平行MZM，双平行MZM对接收的耦合光的频率进行平移后，又经1号1×2分束器进行分束，获得两束光；

其中，一束光经光纤激光放大器进行功率放大后，入射至1号2×1耦合器；

另一束光入射至可调F-P滤波器进行滤波后，又经4号1×2分束器进行分束后，获得两束光，该两束光分别为信号光和本振光，且信号光的光强大于本振光的光强；

信号光依次经过光环形器和光纤自聚焦准直器后，入射至被测目标，被测目标反射的回波信号光经光环形器入射至3号1×2分束器，3号1×2分束器对接收的回波信号光进行分束，获得的两束回波信号光分别入射至2号2×1耦合器和3号2×1耦合器；

本振光经2号1×2分束器分束后，获得两束本振光，其中，一束本振光通过可调光纤延时线延时后，入射至2号2×1耦合器，另一束本振光入射至3号2×1耦合器；

2号2×1耦合器对接收的延时后的本振光和一束回波信号光进行耦合后，入射至1号光电探测器进行光电转化，

3号2×1耦合器对接收的本振光和另一束回波信号光进行耦合后，入射至2号光电探测器进行光电转化，

1号光电探测器和2号光电探测器输出的电信号经模数转换器进行模数转化后，获得的数据信号输入至数字信号处理器，数字信号处理器对接收的数据信号进行处理，从而获得被测目标的距离。

所述的数字信号处理器对接收的数据信号进行处理，从而获得被测目标的距离的具体过程为：