[发明专利]基于激光调频连续波正反向调谐色散对消方法及装置

权利要求书

1.一种基于激光调频连续波正反向调谐色散对消方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：外腔可调谐激光器进行线性调频输出的激光经过隔离器、第一耦合器分为两部分：一部分进入主光路，产生测量信号；一部分进入第一辅助光路，产生辅助干涉信号，将辅助干涉信号作为时钟信号，对测量信号进行等频重采样，得到包含有光纤色散影响的测量信号；

S2：外腔可调谐激光器进行正向调谐和反向调谐，按照步骤S1进行对测量信号进行采样，得到正向调谐的测量信号以及反向调谐的测量信号；

S3：分别提取正反向测量信号的相位，并进行相位展开；

S4:通过将正反向测量信号的相位相加求平均，实现色散相位的抵消,得到降低色散影响后的测量信号；

S5：对步骤S4中的测量信号进行ChirpZ变换，即可得到降低色散影响的目标距离。

2.根据权利要求1所述一种基于激光调频连续波正反向调谐色散对消方法，其特征在于：步骤S2中外腔可调谐激光器以某一波长为起始点分别正向和反向进行调谐，得到相应的测量信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光调频连续波正反向调谐色散对消方法，其特征在于：步骤S1中对测量信号进行等频重采样的方式为过零点采样的方式。

4.根据权利要求1所述一种基于激光调频连续波正反向调谐色散对消方法，其特征在于：步骤S3中采用Hilbert变换分别提取正反向调谐下的测量信号相位。

5.根据权利要求1所述一种基于激光调频连续波正反向调谐色散对消方法，其特征在于：步骤S1中外腔可调谐激光器线性调频方式包括三角波调频方式。

6.一种基于激光调频连续波正反向调谐色散对消的装置，其特征在于：包括外腔可 调谐激光器(1)、隔离器(2)、第一耦合器(3)、主光路(4)、第一辅助光路(5)、光纤出射端面(6)、光学发射/接收系统(7)、数据采集卡(8)、信号处理系统(9)；

所述主光路(4)包括第二耦合器(41)、光学环形器(42)、第一3dB耦合器(43)、第一探测器(44)；所述第一辅助光路(5)包括第三耦合器(51)、不等臂长差的光纤(52)、第二3dB耦合器(53)、第二探测器(54)；所述主光路(4)与所述第一辅助光路(5)的光学器件之间通过光纤传输光信号；

其中，外腔调谐激光器(1)进行线性调频，输出的光经过所述隔离器(2)、所述第一耦合器(3)后分为两路光，其中99％的能量进入所述主光路(4)，经过所述第二耦合器(41)后分为两部分光，一部分光经过所述光学环形器(42)、光纤出射端面(6)和光学发射/接收系统(7)后到达目标，经目标表面反射后沿原路返回的光通过所述第一3dB耦合器(43)到达第一探测器(44)；另一部分光直接经所述第一3dB耦合器(43)后到达第一探测器(44)，并与目标返回光形成外差干涉，该部分为测量信号；所述测量信号由所述第一探测器(44)检测后转化为电信号输出并被所述数据采集卡(8)记录；

由第一耦合器(3)分出的1％的能量进入所述第一辅助光路(5)；经第三耦合器(51)后分为能量相等的两部分光，经过不等臂长差的光纤(52)后通过第二3dB耦合器(53)，在所述第二探测器(54)上形成外差干涉信号，该部分为辅助干涉信号；所述辅助干涉信号由所述第二探测器(54)检测后转后为电信号输出被所述数据采集卡(8)记录；

将所述辅助干涉信号作为时钟信号，对测量信号进行等频重采样，得到校正后的测量信号，将校正的后的测量信号由所述第一探测器(44)检测后转换为电信号并被所述数据采集卡(8)记录；所述数据采集卡(8)将采集的数据传输至所述信号处理系统(9)，所述信号处理系统(9)对来自第一探测器(44)以及第二探测器(54)的信号进行处理，得到拍频非线性校正过的测量信号；所述测量信号为包含有色散影响的测量信号；

通过所述外腔调谐激光器(1)进行正向调谐和反向调谐，得到正向调谐的测量信号以及反相调谐的测量信号；所述两测量信号由所述第一探测器(44)检测后转换为电信号并被所述数据采集卡(8)记录；所述数据采集卡(8)将采集的数据传输至所述信号处理系统(9)，所述信号处理系统(9)对来自第一探测器(44)的信号进行处理，提取两测量信号的相位，并将两相位相加求平均，得到降低色散影响的测量信号数据，并对两信号数据进行ChirpZ变换，得到目标距离。