[发明专利]一种基于单片集成线性调频双频DFB激光器的测速与测距系统

权利要求书

1.一种基于单片集成线性调频双频DFB激光器的测速与测距系统，其特征在于：包括单片集成线性调频双频DFB激光器(1)、线性调频信号产生器(2)、光分束器(3)、掺铒光纤放大器(4)、光纤环形器(5)、光学收发天线(6)、被测物体(7)、延迟光纤(8)、光电探测器、混频器(10)、低通滤波器(11)和信号采集与处理模块(12)；单片集成线性调频双频DFB激光器(1)包含射频口，用于产生线性调频双频激光信号，线性调频微波信号产生器(2)用于产生线性调频微波信号通过射频口注入到单片集成双频DFB激光器(1)中，光分束器(3)的输入端和单片集成双频DFB激光器(1)输出端连接，用于将双频激光信号分成第一光束信号和第二光束信号，所述第一光束信号从光分束器(3)的第一输出端口输出作为发射光，所述第二光束信号从光分束器(3)的第二输出端口输出，第二光束信号作为参考光，掺铒光纤放大器(4)的输入端与光分束器(3)的第一输出端口连接，掺铒光纤放大器(4)输出端口与光学环形器(5)第一端口连接，掺铒光纤放大器(4)主要用于放大发射光，光纤环形器(5)的第一端口与掺铒光纤放大器(4)的输出端口连接，用于接收放大的发射光信号；光纤环形器(5)的第二端口与光学收发天线(6)连接，用于将第一端口接收的发射光信号传入光学收发天线(6)以及接收来自光学收发天线(6)传递回来的返回光；光电探测器有包括第一光电探测器(9-1)和第二光电探测器(9-2)，第一光电探测器(9-1)用于探测返回光信号，第二光电探测器(9-2)用于探测参考光信号，两个光电探测器分别将返回光信号和参考光信号转化为两路线性调频微波信号，并将两路线性调频微波信号分别输入到混频器(10)两个输入端，光纤环形器(5)的第三端口与第一光电探测器(9-1)连接，用于将返回光传递至第一光电探测器(9-1)进行探测，光学收发天线(6)与光纤环形器(5)第二端口连接，用于接收光纤环形器(5)传来的发射光信号并发射向被测物体(7)以及接收发射光信号经被测物体(7)反射回的返回光，并将返回光传回光纤环形器(5)，延迟光纤(8)输入端连接光分束器(3)的第二端口，输出端口连接第二光电探测器(9-2)，延迟光纤(8)将参考光信号进行相应的延迟，混频器(10)包括第一输入端口和第二输入端口，第一输入端口连接第一光电探测器(9-1)，第二输入端口连接第二光电探测器(9-2)，输出端口连接低通滤波器(11)，混频器(10)将两路光电探测器获得的线性调频微波信号进行混频，转化为多频率成分的微波信号，用于提取与目标速度和距离相关的信号，低通滤波器(11)与混频器(10)输出端连接，提取特定微波电信号后输入信号采集与处理模块(12)，信号采集与处理模块(12)对接收的特定微波信号进行频率分析，计算所述被测物体(7)的运动速度和距离。

2.如权利要求1所述的一种基于单片集成线性调频双频DFB激光器的测速与测距系统，其特征在于：所述单片集成线性调频双频DFB激光器(1)为单片光子集成的两段式DFB激光器，两个激光器之间设有电隔离区，两个激光器保持独立运转。

3.如权利要求2所述的一种基于单片集成线性调频双频DFB激光器的测速与测距系统，其特征在于：所述单片集成线性调频双频激光器(1)中其中一个DFB激光器与线性调频射频信号产生器(2)连接，所述线性调频射频信号产生器(2)向与连接的DFB激光器注入线性调频微波信号。

4.如权利要求3所述的一种基于单片集成线性调频双频DFB激光器的测速与测距系统，其特征在于：所述线性调频微波信号的中心频率等于所述两段式DFB激光器之间频率差的1/2ⁿ(n＝0,1,2)。

5.如权利要求2所述的一种基于单片集成线性调频双频DFB激光器的测速与测距系统，其特征在于：所述单片集成线性调频双频激光器(1)中的两个DFB激光器共用同一个波导，两个DFB激光器输出信号频率不同，两个DFB激光器输出光束偏振方向相同。

6.如权利要求2所述的一种基于单片集成线性调频双频DFB激光器的测速与测距系统，其特征在于：所述单片集成线性调频双频激光器(1)中的两个DFB激光器利用注入的线性调频微波信号实现边带注入锁定，从而实现两个DFB激光器的相位同步。

7.如权利要求1所述的一种基于单片集成线性调频双频DFB激光器的测速与测距系统，其特征在于：所述特定微波信号为频率成分与被测物体的速度和距离直接相关的交流电信号。