[发明专利]一种基于光轨道角动量空间复用的激光测距仪

权利要求书

1.一种基于光轨道角动量空间复用的激光测距仪，其特征在于，包括：激光器、第一分束器、第一调制器、第二调制器、第一振荡器、第二振荡器、第一相位计、第一空间光调制器、第二空间光调制器、合束器、光学发射天线、光学接收天线、第二分束器、第三空间光调制器、第四空间光调制器、第一光电探测器、第二光电探测器、第二相位计、MCU和显示器；

所述激光器输出端连接第一分束器输入端，所述第一分束器的一个输出端连接第一调制器的光信号输入端，所述第一调制器的电信号输入端连接第一振荡器的一个输出端，所述第一振荡器的另一个输出端连接第一相位计的一个输入端，所述第一调制器的输出端连接第一空间光调制器的输入端，所述第一空间光调制器的输出端连接合束器的一个输入端，

所述第一分束器的另一个输出端连接第二调制器的光信号输入端，所述第二调制器的电信号输入端连接第二振荡器的一个输出端，所述第二振荡器的另一个输出端连接第一相位计的另一个输入端，所述第一相位计的输出端连接MCU的一个输入端，所述第二调制器的输出端连接第二空间光调制器的输入端，所述第二空间光调制器的输出端连接合束器的另一个输入端，所述合束器的输出端连接光学发射天线的输入端，所述光学发射天线输出的光照射到测量物体，测量物体将光反射回所述光学接收天线，

所述光学接收天线的输出端连接第二分束器的输入端，所述第二分束器的一个输出端连接第三空间光调制器的输入端，所述第三空间光调制器的输出端连接第一光电探测器的输入端，所述第一光电探测器的输出端连接第二相位计的一个输入端，

所述第二分束器的另一个输出端连接第四空间光调制器的输入端，所述第四空间光调制器的输出端连接第二光电探测器的输入端，所述第二光电探测器的输出端连接第二相位计的另一个输入端，所述第二相位计的输出端连接MCU的另一个输入端，所述MCU的输出端连接所述显示器的输入端；

由激光器所发出的激光，经第一分束器分成两束，其中一束进入第一调制器，被来自第一振荡器的频率为f₁的测距信号所调制成为第一调幅波，另一束进入第二调制器，被来自第二振荡器的频率为f₂的测距信号所调制成为第二调幅波，第一调幅波通过第一空间光调制器调制成轨道角动量为+1的光束，第二调幅波通过第二空间光调制器调制成轨道角动量为-1的光束，两束光束经合束器后通过光学发射天线发射，光照射到测量物体，测量物体将光反射回光学接收天线后通过第二分束器分为两束，其中一束通过第三空间光调制器调制成轨道角动量为+1的光束，再通过第一光电探测器转换为频率为f₁的电信号，另一束通过第四空间光调制器调制成轨道角动量为-1的光束，再通过第二光电探测器转换为频率为f₂的电信号，第一相位计测量两个振荡器产生信号的相位差第二相位计测量接收到的测量信相位差MCU计算出相位差根据计算出距离，式中C为光速，再通过显示器进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于光轨道角动量空间复用的激光测距仪，其特征在于，所述激光器为砷化镓半导体激光器或氦-氖气体激光器。

3.根据权利要求1所述的一种基于光轨道角动量空间复用的激光测距仪，其特征在于，所述第一振荡器和第二振荡器采用LC正弦波振荡器。

4.根据权利要求1所述的一种基于光轨道角动量空间复用的激光测距仪，其特征在于，所述第一调制器和第二调制器采用根据普克尔斯效应制作的普克尔斯调制器。

5.根据权利要求1所述的一种基于光轨道角动量空间复用的激光测距仪，其特征在于，所述第一相位计和第二相位计采用数字式相位差测量仪。

6.根据权利要求1所述的一种基于光轨道角动量空间复用的激光测距仪，其特征在于，所述第一空间光调制器、第二空间光调制器、第三空间光调制器和第四空间光调制器采用螺旋相位片。

7.根据权利要求1所述的一种基于光轨道角动量空间复用的激光测距仪，其特征在于，所述第一光电探测器和第二光电探测器采用光电二极管、雪崩光电二极管或光电倍增管中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种基于光轨道角动量空间复用的激光测距仪，其特征在于，所述MCU采用嵌入式处理器。