[发明专利]一种基于光轨道角动量空间复用的激光测距仪

说明书

本发明公开了一种基于光轨道角动量空间复用的激光测距仪，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。本发明利用两个带有不同轨道角动量的光波，携带不同频率的载波，测量两个载波之间的相位差的变化，可以在一个较大的范围内测得距离。避免了多个频率的粗测，提高测量速度。利用光轨道角动量空间，两个调幅波经过的空间路径完全相同，在求两者相差时，可以去除温度、空气湍流等因素对相位的影响，提高了精度。

技术领域

本发明属于测量技术领域，尤其涉及一种基于光轨道角动量空间复用的激光测距仪。

背景技术

由于激光测距具有高精度、高分辨力、探测距离远，抗干扰能力强、对光源相干性要求低等特点，因此被广泛的应用于工业、航空航天、军事、大地大气探测和机器人技术等领域。目前激光测距的方法主要有两类：1、脉冲法激光测距是直接计算发射脉冲和接收脉冲之间的时间间隔来实现距离测量。2、相位式激光测距，是通过测量强度调制的正弦波往返被测距离后产生的相移来测量距离的。

前者由于光速较快，导致时间间隔较短，无法提高测量精度。后者需要采用一个测尺频率f₁时，显示器上就只有不足一周的相位差ΔΦ所相应的测距尾数，超过一周的整周数N所相应的测距整尺数就无法知道，为此，相位式测距仪的主振和本振二个部件中还包含一组粗测尺的振荡频率，即主振频率f₂,f₃…和本振频率f₂′,f₃′…。如前所述，若用粗测尺频率进行同样的测量，把精测尺与一组粗测尺的结果组合起来，才能得到整个待测距离的数值。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于光轨道角动量空间复用的激光测距仪。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

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。