[实用新型]一种空间长度的测量装置

说明书

本实用新型公开了一种空间长度的测量装置，本测量装置的超连续谱激光经光分路器分出的参考激光经参考光纤接入光合路器，检测激光经光环形器发射至空间距离L的检测光发射器，反射回的光经环形器至光合路器，在光栅色散器色散后的各波长激光到达CCD波长阵列探测器，CCD的输出接数据处理单元。本装置测量时超连续谱激光产生的相干测试激光光束，色散分束，CCD波长阵列探测器对其采样得到波长‑强度信号，转换为空间‑强度关系，实现高精度的空间长度的测量。本实用新型无需波长调谐即可实现高精度的长度测量，测量精度高，实现原理简单。

技术领域

本实用新型涉及一种长度测量技术领域，具体涉及一种空间长度测量装置。

背景技术

长度作为七个基本物理量之一，对其进行高精度的测量，对前沿的基础探索研究和先进技术的应用具有至关重要的意义。随着航空航天、车联网、激光雷达测距等工业技术的快速发展，对空间长度精密测量的需求也越来越迫切。所述“空间长度”是指测试介质折射率为1(如真空或空气)所测的长度，也就是激光在空气中传输的距离，不同于光在其他介质中的光程。

目前用普通窄带激光测量空间长度的方法是，激光分光、经一定空间距离L的检测光与参考光相干，CCD采样测量二者相位干涉状态，得到空间长度L。但是由于窄带激光光谱很窄，CCD采样的数据样本有限，无法得到高精度的分辨率。另外普通窄带激光光谱不平坦，CCD采样数据的误差较大，测量的准确度不高，目前最高的测量精度仅为20μm。

目前需要一种更高测量精度的空间长度测量装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种空间长度测量装置，采用超连续谱激光，经光分路器分出参考激光和检测激光，参考激光经参考光纤接入光合路器，检测激光经光环形器接入检测光发射器，发射至距离L的检测光反射器；反射回的光经环形器至光合路器，合束干涉后进入光栅色散器，色散后的各波长激光完全到达CCD阵列探测器的探测窗口，CCD波长阵列探测器的输出端经电信号线接入数据处理单元。参考激光经参考光纤接入光合路器；检测激光经光环形器、检测光发射器、检测光反射器成为接收激光也接入光合路器，在光合路器输入的两束光合束，多波长光干涉，干涉激光输出到光栅色散器，多波长光色散分束、照射到CCD的波长阵列探测器，CCD波长阵列探测器对其采样得到波长-强度信号，由此得到空间-强度关系，实现空间长度的测量，具有测量精度高，实现原理简单的特点。

本实用新型设计的一种空间长度测量装置，包括超连续谱激光源、光分路器、参考光纤、光环形器、检测光发射器、检测光反射器、光合路器、光栅色散器、CCD波长阵列探测器和数据处理单元。

所述超连续谱激光源经光纤连接光分路器，光分路器的一个输出端口输出的参考激光经参考光纤接光合路器的一个输入端口，光分路器的另一个输出端口输出的检测激光经光纤接光环形器的第一端口，光环形器的第二端口经光纤连接检测光发射器，检测光发射器和检测光反射器之间为大气或真空，二者距离L；光环形器的第三端口经光纤连接光合路器的另一个输入端口，在光合路器内两路输入光合束干涉，光合路器输出的干涉激光接入光栅色散器，光栅色散器的输出端正对CCD波长阵列探测器的探测窗口，光栅色散器色散后的各波长激光完全到达CCD阵列探测器的探测窗口，CCD波长阵列探测器的输出端经电信号线接入数据处理单元。

所述超连续谱激光源产生的宽带激光光谱中心波长为1525nm～1625nm，光谱宽度为0.8nm～80nm。

所述检测光反射器为对宽带激光进行频域反射的反射器。

所述宽带激光是光谱平坦度优于7dB/nm,输出功率变化每分钟小于或等于0.5dB的宽带激光。