[发明专利]基于飞秒光频梳的正弦相位调制干涉绝对测距装置与方法

权利要求书

1.一种基于飞秒光频梳的正弦相位调制干涉绝对测距装置，其特征在于：

包括光源系统(I)、正弦相位调制干涉系统(II)和信号处理系统(III)；光源系统(I)输出端连接到正弦相位调制干涉系统(II)的输入端，正弦相位调制干涉系统(II)输出干涉光束到信号处理系统(III)；

所述的光源系统(I)包括飞秒光频梳(1)、第一激光器(2)、第二激光器(3)、反射镜(4)和第一分色镜(5)；第一激光器(2)与第二激光器(3)均锁定至飞秒光频梳(1)上，第二激光器(3)输出端发出波长为λ_b的激光经反射镜(4)反射后与第一激光器(2)输出波长为λ_a的激光一起在第一分色镜(5)处合光，第一分色镜(5)合束光输出作为所述的光源系统(I)的输出光；

所述的正弦相位调制干涉系统(II)包括分光镜(6)、参考角锥棱镜(7)、相位调制器(8)、测量角锥棱镜(11)、信号发生器(9)和高压放大器(10)；光源系统(I)输出光射向分光镜(6)发生透射和反射，分光镜(6)的透射光经参考角锥棱镜(7)反射到电光相位调制器(8)，经电光相位调制器(8)调制后输出返回入射到分光镜(6)；分光镜(6)的反射光射向测量角锥棱镜(11)，经测量角锥棱镜(11)反射后与电光相位调制器(8)输出光回到分光镜(6)处合光输出，形成干涉信号；电光相位调制器(8)经高压放大器(10)与信号发生器(9)的输出端连接；

所述的信号处理系统(III)包括第二分色镜(13)、第一滤光片(14)、第一光电探测器(15)、第二滤光片(16)、第二光电探测器(17)、数据采集模块(18)和计算机(19)；正弦相位调制干涉系统(II)的干涉信号入射到第二分色镜(13)发生透射和反射，第二分色镜(13)的透射光经第一滤光片(14)后被第一光电探测器(15)探测接收，第二分色镜(13)的反射光经第二滤光片(16)后被第二光电探测器(17)探测接收。

2.根据权利要求1所述的一种基于飞秒光频梳的正弦相位调制干涉绝对测距装置，其特征在于：

还包括数据采集模块(18)和计算机(19)，所述的信号发生器(9)具有两个输出端，信号发生器(9)一个输出端经高压放大器(10)电光相位调制器(8)连接，信号发生器(9)另一个输出端连接到数据采集模块(18)的输入端，第一光电探测器(15)和第二光电探测器(17)连接到数据采集模块(18)的输入端，数据采集模块(18)的输出端连接到计算机(19)；分光镜(6)和参考角锥棱镜(7)之间以及分光镜(6)和测量角锥棱镜(11)之间设有用于检测温度、湿度、压强、二氧化碳等环境参数值的环境参数测量模块(12)，环境参数测量模块(12)连接到计算机(19)。

3.根据权利要求1所述的一种基于飞秒光频梳的正弦相位调制干涉绝对测距装置，其特征在于：所述的光源系统(I)中，第一激光器(2)的输出波长λ_a固定，第二激光器(3)的输出波长λ_b是变化的，且λ_a和λ_b分别属于可见光和近红外光光谱波段。

4.根据权利要求1所述的一种基于飞秒光频梳的正弦相位调制干涉绝对测距装置，其特征在于：所述的光源系统(I)和信号处理系统(III)中，第一分色镜(5)和第二分色镜(13)均对第一激光器(2)输出波长λ_a的光束进行透射，对第二激光器(3)输出波长为λ_b的光束进行反射。

5.根据权利要求1所述的一种基于飞秒光频梳的正弦相位调制干涉绝对测距装置，其特征在于：所述的信号处理系统(III)中通过数据采集模块(18)同时采集信号发生器(9)输出信号以及第一光电探测器(15)和第二光电探测器(17)的信号，然后传输至计算机(19)进行信号处理，根据PGC解调原理对测量干涉仪和补偿干涉仪对应的干涉信号进行实时相位解调，得到待测绝对距离的值。