[发明专利]基于共焦F-Ｐ腔的低散斑噪声激光多普勒测速装置及方法

摘要

本发明涉及一种基于共焦F‑P腔的激光测速系统的方案，解决了目前的双频LDV测速系统存在测速过程中散斑噪声导致的激光多普勒频移信号展宽的技术问题。一种基于共焦F‑Ｐ腔的低散斑噪声激光多普勒测速装置，包括两个分布反馈式半导体激光器，共焦F‑P腔、半波片、偏振分束棱镜、反射镜、光纤环形器、扩束透镜组、聚焦透镜、PIN光电探测器，雪崩光电探测器，示波器和计算机。与传统双频激光注入式LDV相比，本发明无需控制严格的激光注入条件，即可有效降低多普勒反射信号的散斑噪声；采用光学外差法实现F‑P腔对两激光器输入频率的同步锁定，由外界所导致F‑P腔的热扰动和机械振动影响均可自行抵消，对于服务于机械制造恶劣环境的带钢测速有实际应用价值。

主权项

一种基于共焦F‑Ｐ腔的低散斑噪声激光多普勒测速装置，包括第一激光器（1）和第二激光器（2）；其特征在于，所述第一激光器（1）的出射光路上顺次设有第一半波片（3）和第一偏振分束棱镜（4），第一偏振分束棱镜（4）针对第一激光器（1）出射光的透射光路上设有F‑P腔（5）；第一偏振分束棱镜（4）针对第一激光器（1）出射光的反射光路上设有波长计（6）；第二激光器（2）的出射光路上顺次设有第二半波片（7）和第一反射镜（8），所述第一偏振分束棱镜（4）和波长计（6）顺次位于第一反射镜（8）的反射光路上；F‑P腔（5）的出射光路上设有第二偏振分束棱镜（9），第二偏振分束棱镜（9）的透射光路上顺次设有第四半波片（14）和第三偏振分束棱镜（11）；第二偏振分束棱镜（9）的反射光路上顺次设有第三半波片（12）和第四偏振分束棱镜（13）；第三偏振分束棱镜（11）的透射端通过光纤连接有光纤环形器（19）的第一端口（a），光纤环形器（19）的第二端口（b）出射端顺次设有扩束透镜组（20）、聚焦透镜（21）以及待测物体（22）；第四偏振分束棱镜（13）的反射光路上顺次设有第五半波片（17）和第五偏振分束棱镜（18）；第五偏振分束棱镜（18）的出射光路上设有第三光电探测器（23），第三光电探测器（23）的信号输出端连接有示波器（24），示波器（24）的信号输出端连接有计算机（25）；第五偏振分束棱镜（18）位于光纤环形器（19）的第三端口（c）的出射光路上且第五偏振分束棱镜（18）可将光纤环形器（19）的第三端口（c）的出射光反射至第三光电探测器（23）。