[发明专利]一种光频梳色散干涉多路并行绝对测距系统及方法

权利要求书

1.一种光频梳色散干涉多路并行绝对测距系统，其特征在于，包括：飞秒光频梳、光纤环形器、光纤分束器、第一多通道光纤波分复用器、光谱仪、光纤后向反射模块、多个测距模块和数据采集模块；

所述飞秒光频梳为高重频光频梳，使数据采集模块内的光谱仪能采集到单根梳齿的干涉信号；

所述飞秒光频梳的输出端连接所述光纤环形器的输入端，所述光纤环形器一端口输出飞秒测量光至光纤分束器的输入端，另一端口输出返回的飞秒测量光至所述数据采集模块；所述光纤分束器的一路输出端连接所述光纤后向反射模块作为参考光，另一路输出端连接第一多通道光纤波分复用器的输入端，所述第一多通道光纤波分复用器的多个输出端分别连接对应的测距模块；

所述测距模块，包括光纤准直器、目标角锥镜和环境参数传感器；所述光纤准直器的输入端分别连接所述第一多通道光纤波分复用器的输出端，光纤准直器的输出端连接目标角锥镜；所述环境参数传感器设置在测量光所经过的路径；

所述数据采集模块包括光谱仪和计算机，用于采集所述测距模块获取的测量信号并根据预先编写的程序解算各测量通道的绝对距离和实时显示；

由所述飞秒光频梳输出的飞秒脉冲光经所述光纤环形器后由光纤分束器一分为二，一路光直接射向光纤后向反射模块作为参考光，另一路光射向所述第一多通道光纤波分复用器，在所述波分复用器的光谱分割作用下，光源被分割为对应不同光谱带宽的多通道子光源，各通道测量光束分别经光纤准直器后各自射向自由空间的目标角锥镜，各路测量光束经目标角锥镜反射后原路返回，多路测量光束分别与参考光在环形器处发生干涉，传输至数据采集模块进行数据采集和处理以及实时显示。

2.根据权利要求1所述的光频梳色散干涉多路并行绝对测距系统，其特征在于，所述数据采集模块的数据采集和处理以及实时显示过程如下：

使用光谱仪采集自环形器输出的干涉信号，获取的光谱干涉图样按照各通道光谱带宽进行数据分割，使用光谱干涉方法对所述光谱仪采集的干涉信号进行傅里叶变换、峰值提取后，获得各测量通道的绝对距离，并在计算机上进行实时显示，其中所述绝对距离是指光纤准直器至目标角锥镜的距离。

3.根据权利要求2所述的光频梳色散干涉多路并行绝对测距系统，其特征在于所述光谱仪的单像元获取所述飞秒光频梳的单根梳齿干涉信号，并实施单波长条纹计数测距，确保最终数据处理获得的绝对距离测量结果溯源至单波长精度。

4.根据权利要求2所述的光频梳色散干涉多路并行绝对测距系统，其特征在于，所述光纤后向反射模块为一个光纤后向反射器用于产生一个参考光，各路测量光束经目标角锥镜反射后原路返回，多路测量光束分别与同一参考光在光纤环形器处发生干涉。

5.根据权利要求2所述的光频梳色散干涉多路并行绝对测距系统，其特征在于，所述光纤后向反射模块包括一个第二多通道光纤波分复用器和多个光纤后向反射器，所述光纤分束器的一路光射向一第二多通道光纤波分复用器，在所述第二多通道波分复用器的光谱分割作用下，光源被分割为多通道子光源，各通道子光源作为参考光束分别抵达各自的光纤后向反射器产生多个参考光；各路测量光束经目标角锥镜反射后原路返回，多路测量光束分别与各自的参考光在光纤环形器处发生干涉；其中所述光纤后向反射器的数量与所述第一多通道光纤波分复用器的通道数量相同。

6.根据权利要求1所述的光频梳色散干涉多路并行绝对测距系统，其特征在于，所述第一多通道光纤波分复用器工作带宽与所述飞秒光频梳光源光谱对应，通道数量和各通道光谱宽度可根据实际需求进行调整，且其通道数量与所述测距模块数量相同。

7.根据权利要求1所述的光频梳色散干涉多路并行绝对测距系统，其特征在于，所述光栅光谱仪由衍射光栅和线阵CCD组成。

8.根据权利要求1所述的光频梳色散干涉多路并行绝对测距系统，其特征在于，所述飞秒光频梳光源选自克尔微腔光频梳或电光调制光频梳。