[发明专利]一种高重频飞秒光梳多波长干涉绝对测距系统及方法

权利要求书

1.一种高重频飞秒光梳多波长干涉绝对测距系统，其特征在于，包括依次相连的高重频飞秒光梳、第一窄带宽光学滤波阵列、光学放大阵列、光学调制与光合成阵列、光学外差干涉光路、第二窄带宽光学滤波阵列、光电探测阵列和多路同步相位计；

所述高重频飞秒光梳产生的光源输入至第一窄带宽光学滤波阵列得到多个单波长的种子光源，多个单波长的种子光源输入至光学放大阵列进行功率放大，放大后的各个波长的种子光源输入至光学调制与光合成阵列输出信号光和本地光，所述信号光和本地光同时输入至光学外差干涉光路，输出测量光和参考光，所述参考光和测量光输入至第二窄带宽光学滤波阵列得到与参考光和测量光一一对应的多波长光干涉信号，多波长光干涉信号输入至光电探测阵列输出多路干涉电信号，多路干涉电信号输入至多路同步相位计输出多波长干涉的相位信息；

还包括设置在外差干涉仪光路上的环境传感器；

所述环境传感器和多路同步相位计均与数据处理模块数据连接。

2.根据权利要求1所述的一种高重频飞秒光梳多波长干涉绝对测距系统，其特征在于，所述高重频飞秒光梳产生的光源的重复频率大于10GHz；所述高重频飞秒光梳包括多个梳模，有效带宽至少达到几个THz，在有效带宽内每个梳模的功率为亚毫瓦量级以上。

3.根据权利要求2所述的一种高重频飞秒光梳多波长干涉绝对测距系统，其特征在于，所述高重频飞秒光梳为克尔微腔光频梳或者电光调制光频梳。

4.根据权利要求1所述的一种高重频飞秒光梳多波长干涉绝对测距系统，其特征在于，所述第一窄带宽光学滤波阵列和第二窄带宽光学滤波阵列均由多个不同波段窄带宽的光纤布拉格光栅组成。

5.根据权利要求1所述的一种高重频飞秒光梳多波长干涉绝对测距系统，其特征在于，所述光学调制与光合成阵列由多个电光调制器、声光调制器和合束器组成，用于实现光学外差的调制和光学的合成。

6.根据权利要求1所述的一种高重频飞秒光梳多波长干涉绝对测距系统，其特征在于，所述光学外差干涉光路由多个准直器、分光镜和目标反射镜组成。

7.根据权利要求1所述的一种高重频飞秒光梳多波长干涉绝对测距系统，其特征在于，所述光学外差干涉光路由环路器、耦合器、准直器和目标反射镜组成。

8.根据权利要求1所述的一种高重频飞秒光梳多波长干涉绝对测距系统，其特征在于，所述测量光和参考光均为多波长干涉光，且均为经过光学外差混频的合成光。

9.一种高重频飞秒光梳多波长干涉绝对测距方法，其特征在于，包括以下步骤：

高重频飞秒光梳产生的光源通过第一窄带宽光学滤波阵列，从高重频飞秒光梳光源中选取多根梳模作为多个单波长的种子光源；

多个单波长的种子光源通过光学放大阵列进行功率放大，放大后的各个波长的种子光源经过光学调制与光合成阵列得到多波长的信号光和本地光；

所述信号光和本地光同时入射到光学外差干涉光路，各自经干涉仪后的返回光通过光路合成为测量光和参考光；

所述参考光和测量光再经过第二窄带宽光学滤波阵列进行波长解调，分离出与参考光和测量光一一对应的多波长光干涉信号，再将多波长光干涉信号同时输入到光电探测阵列转化为多路干涉电信号；

将多路干涉电信号输入到多路同步相位计，对各个波长的干涉信号进行同步相位测量，获取多波长干涉的相位信息；

将所述相位信息、外差干涉仪光路上的环境参数和各波长的准确值输入至数据处理模块利用多波长干涉绝对测距算法得到绝对测量距离值。

10.根据权利要求9所述的一种高重频飞秒光梳多波长干涉绝对测距方法，其特征在于，所述环境参数通过环境传感器获取，用于对大气折射率进行补偿；所述环境参数包括温度、压强、相对湿度和二氧化碳浓度。