[发明专利]基于光谱辨析技术的自准直绝对测角方法及系统

权利要求书

1.一种基于光谱辨析技术的自准直绝对测角方法，其特征在于，该方法包括：

光频梳将含有多个纵模的光脉冲发射到光纤环形器；

经光纤环形器导入的光脉冲经光纤准直镜发射到光栅，通过所述光栅衍射后产生一组具有不同衍射角的一阶衍射光束；

当光栅法线与入射光束的夹角改变时，具有一定光谱宽度的入射光束通过光栅衍射后部分纵模分量能够重新耦合进入光纤准直镜并发射到光纤环形器；

通过对光纤环形器导出的光梳光谱分量的辨析获得耦合光束光谱的中心频率，进而实现光栅法线与入射光束之间的夹角测量，其中，耦合光束光谱分布是以中心频率f_c近似对称分布，光频梳光谱范围纵模对应的正一级衍射角β_i恰好与入射角α相等，此时该纵模对应的衍射光束近似平行入射光束方向原路返回，通过耦合光束光谱的中心频率进而得到光栅法线与入射光束之间的夹角：

式中，α为光栅法线与入射光束之间的夹角，c为光速，g为光栅周期，f_c为中心光频。

2.根据权利要求1所述的基于光谱辨析技术的自准直绝对测角方法，其特征在于，光栅法线与光纤准直镜的出光方向即入射光束方向具有初始夹角。

3.根据权利要求1所述的基于光谱辨析技术的自准直绝对测角方法，其特征在于，光栅采用反射式光栅。

4.一种实现权利要求1～3任一项所述方法的自准直绝对测角系统，其特征在于，该系统包括：

单光梳，用于发射含有多个纵模的光脉冲；

光纤环形器，用于导入或导出光信号；

光纤准直镜，用于将所述光纤环形器导入的光信号进行准直发射；

光栅，用于将经所述光纤准直镜出射的光信号衍射后产生不同衍射角的一阶衍射光束中的部分纵模分量经所述光纤准直镜返回到所述光纤环形器；

光谱分析仪，用于通过对所述光纤环形器导出的光梳光谱分量的辨析实现光栅法线与入射光束之间的夹角测量。

5.一种实现权利要求1～3任一项所述方法的自准直绝对测角系统，其特征在于，该系统包括：

双光梳，用于发射含有多个纵模的光脉冲；

光纤环形器，用于导入或导出光信号；

光纤准直镜，用于将所述光纤环形器导入的光信号进行准直发射；

光栅，用于将经所述光纤准直镜出射的光信号衍射后产生不同衍射角的一阶衍射光束中的部分纵模分量经所述光纤准直镜返回到所述光纤环形器；

信号处理装置，用于将所述光纤环形器导出的光梳光谱分量通过双光梳光谱辨析技术进行辨析，实现光栅法线与入射光束之间的夹角测量。

6.根据权利要求5所述的自准直绝对测角系统，其特征在于，所述双光频梳为包括两台具有微小重复频率之差的光频梳，第一光频梳和第二光频梳通过光纤耦合器合光后发送到所述光纤环形器。

7.根据权利要求5或6所述的自准直绝对测角系统，其特征在于，还包括双光梳噪声抑制单元，所述双光梳噪声抑制单元采用紧密锁定或非紧密锁定。

8.根据权利要求5或6所述的自准直绝对测角系统，其特征在于，所述光栅采用反射式光栅。