CN102353463B - 一种基于四通道探测技术的激光鉴频鉴相方法及实现该方法的装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于四通道探测技术的激光鉴频鉴相方法及实现该方法的装置，属于光学领域，本发明为解决现有激光鉴相器只能鉴相而不能实现对频率的测量和比较的问题。本发明利用四通道探测技术，在将两束入射激光直接光学混频形成第一路拍频信号的同时，还将其中一束入射激光相位延迟90°后与另一束入射激光光学混频形成第二路拍频信号。利用四细分辨向技术对两路拍频信号的相位关系进行超前与滞后判断，据此得到的两束入射激光频率大小关系，同时结合对两路拍频信号的频率测量和反正切相位测量，实现对两束入射激光频率差和相位差的准确测量。该发明的目的在于解决普通激光鉴相器不具备鉴频功能和普通激光鉴频器只能测量两束激光频率差绝对值的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于四通道探测技术的激光鉴频鉴相方法及实现该方法的装置，属于光学领域。
背景技术
作为20世纪最重要的发明之一，激光以其优异的单色性、相干性、方向性及能量集中性在各个领域得到了广泛的应用。激光鉴频和鉴相技术作为激光应用的关键技术，应相干光学测量、精密光谱测量等技术的需求诞生，并伴随着精密激光锁相技术的进步不断发展。
现有的激光鉴频方案大多由单个高速光电探测器实现。将两束激光进行光学混频形成拍频光信号，该拍频光信号中包含两束激光的频率差与频率和分量。利用光电探测器将拍频光信号转换为拍频电信号，同时利用光电探测器有限的探测带宽滤除拍频信号中的频率和分量，提取出两束激光的频率差信号，进而实现两束激光的频率差测量。但需要注意的是，该方案只能测得两束激光的频率差绝对值，并不能判断两束激光的频率大小关系，因此无法满足对激光频率差准确测量的需要。
激光鉴相技术在激光干涉测量和光学锁相技术中应用最为广泛。在激光干涉测量中，将测量光束与参考光束进行零差或外差干涉，由光电探测器对其所产生的干涉条纹进行计数来实现两光束相位差的测量。该相位差测量方法对条纹计数和条纹间相位内插精度要求很高，测量速度较慢，因此不太适用于其他技术领域。
在光学锁相技术中，激光鉴相通常由光学鉴相器实现。1983年美国麻省理工大学的G.L.Abbas和V.W.S.Chan等人首先提出了平衡式激光锁相环，该锁相环中的鉴相器使用一个3dB的定向耦合器将两入射光束进行光学混频，再由两个串联的同型号光电二极管接收相位相差180°的两个拍频光信号。该方案充分利用了耦合器两个输出端的光信号，在相位锁定状态下两个光电二极管产生的直流电流可相互抵消，这可以在一定程度上避免了激光功率波动对锁相性能的影响。但是，为了避免相位为零时无法判断相位控制方向的情况，平衡锁相环需要传输残余载波，并且本振光应垂直锁相于残余载波，才可实现相位锁定。
1983年维也纳技术大学的H.K.Philipp和A.L.Scholtz等人提出了科斯塔斯激光锁相环，该锁相环中的鉴相器使用90°相移光桥接器对两个入射光束进行光学混频，在同相通道中，两入射光信号直接叠加，而在正交相位通道中一路输入信号相位移动90°后再和另一路光信号叠加。这两个混频通道的输出拍频光首先由光电探测器转换为两路电信号，然后将两路电信号相乘进而解算出两信号的相位差。该方案由于采用两路相位相差90°的信号，因此不需要传输残余载波，这在很大程度上减轻了信号处理环节的负担。1985年贝尔通信研究公司Navesing研究工程中心的L.G.Kazovsky提出了决策驱动激光锁相环，该锁相环所使用的鉴相器与科斯塔斯锁相环中的鉴相器原理相同，都是使用90°相移光桥接器产生两路相互正交的拍频信号，以避免使用残余载波。
但是，90°相移光桥接器相比180°相移光桥接器更难实现，这在一定程度上限制了其应用。为解决此问题，1983年欧洲空间局的W.R.Leeb首先提出了使用分离光学器件实现块状90°相移光桥接器的方案，并于1991年由德国Carl Zeiss公司的R.B.Garreis进一步发展，研制成功了相应的激光鉴相器。目前此种激光鉴相器已经应用于德国轻量化高码率星间相干激光通信终端中。
但需要注意的是，以上几种激光鉴相器都有一个共同的不足：只能鉴相而不能实现对频率的测量和比较。这在很大程度上限制了其鉴相频带，也就是要求所测两束激光的频率必须相近甚至相同。使用上述几种激光鉴相器的激光锁相环，在两束激光的频率偏移较大时，会出现失锁或者不能进行锁相的情况，这将制约激光鉴相器在激光锁相环中的应用。
发明内容
本发明目的是为了解决现有激光鉴相器只能鉴相而不能实现对频率的测量和比较的问题，提供了一种基于四通道探测技术的激光鉴频鉴相方法及实现该方法的装置。
本发明所述一种基于四通道探测技术的激光鉴频鉴相方法，对频率为v1的第一入射激光和频率为v2的第二入射激光进行鉴频鉴相，
该方法包括以下步骤：
步骤一、利用二分之一波片及偏振分光棱镜调整第一入射激光和第二入射激光的偏振态，将调整后偏振方向互相垂直的两入射激光进行合光获得合光光束，再对所述合光光束中包含的第一入射激光和第二入射激光的偏振态进行调整，使得两入射光的偏振方向都与水平方向成45°夹角；
步骤二、利用消偏振分光棱镜将合光光束分为反射合光光束和透射合光光束两部分，所述反射合光光束经偏振分光棱镜形成两路相位相差180°的拍频光信号，分别由两个高速光电探测器转换为拍频电信号并送入信号调理模块；所述透射合光光束首先经光学相位延迟器将其包含的第一入射激光的相位延迟90°，然后经偏振分光棱镜形成两路相位相差180°的拍频光信号，分别由另外两个高速光电探测器转换为拍频电信号并送入信号调理模块；
步骤三、反射合光光束中第一入射激光和第二入射激光到达光电探测器的相位分别为
和
信号调理模块将反射合光光束对应的两路拍频电信号相减得到合光反射拍频信号，存在以下三种情况：
当v1＝v2时，合光反射拍频信号为
当v1＞v2时，合光反射拍频信号为
当v1＜v2时，合光反射拍频信号为
步骤四、透射合光光束中的第一入射激光和第二入射激光由于光学相位延迟器的作用，到达光电探测器的相位分别记为
和
信号调理模块将透射合光光束对应的两路拍频电信号相减得到合光透射拍频信号，存在以下三种情况：
当v1＝v2时，合光透射拍频信号为
当v1＞v2时，合光透射拍频信号为
当v1＜v2时，合光透射拍频信号为
步骤五、取步骤三获取的所述合光反射拍频信号和步骤四获取的所述合光透射拍频信号进行频率测量，测频结果记为vmeas，
vmeas＝|v1-v2|，
当合光反射拍频信号相位超前合光透射拍频信号90°时，表明v1＞v2，此时测频结果为
vmeas＝v1-v2，
得到第一入射激光与第二入射激光的鉴频结果为
Δv1-2＝v1-v2＝vmeas；
当合光反射拍频信号相位滞后合光透射拍频信号90°时，表明v1＜v2，此时测频结果为
vmeas＝v2-v1，得到第一入射激光与第二入射激光的鉴频结果为
Δv1-2＝v1-v2＝-vmeas；
步骤六、取步骤三获取的所述合光反射拍频信号和步骤四获取的所述合光透射拍频信号进行反正切相位测量，得到第一入射激光与第二入射激光的鉴相结果为
式中t表示任意时刻。
实现上述一种基于四通道探测技术的激光鉴频鉴相方法的装置，它包括第一二分之一波片、第一偏振分光棱镜、第二二分之一波片、第二偏振分光棱镜、第三二分之一波片、消偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜、第一高速光电探测器、第二高速光电探测器、光学相位延迟器、第四偏振分光棱镜、第三高速光电探测器、第四高速光电探测器、信号调理模块、频率测量模块、信号辨向模块、正交鉴相模块和频率计算模块，
沿第一入射激光的光轴依次垂直设置第一二分之一波片、第一偏振分光棱镜、第三二分之一波片、消偏振分光棱镜、光学相位延迟器、第四偏振分光棱镜和第四高速光电探测器，第一入射激光经过第一二分之一波片透射至第一偏振分光棱镜，
沿第二入射激光的光轴依次设置第二二分之一波片和第二偏振分光棱镜，第二偏振分光棱镜的反射输出面正对第一偏振分光棱镜的侧面，
第一偏振分光棱镜透射的P态的第一入射激光与第二偏振分光棱镜反射的S态的第二入射激光合光后入射至消偏振分光棱镜，经消偏振分光棱镜反射的合光反射光束入射至第三偏振分光棱镜，经第三偏振分光棱镜反射的反射光束入射至第一高速光电探测器，经第三偏振分光棱镜透射的透射光束入射至第二高速光电探测器，
经消偏振分光棱镜透射的合光透射光束入射至光学相位延迟器，光学相位延迟器输出的延迟光束入射至第四偏振分光棱镜，经第四偏振分光棱镜反射的反射光束入射至第三高速光电探测器，经第四偏振分光棱镜透射的透射光束入射至第四高速光电探测器，
第一高速光电探测器、第二高速光电探测器、第三高速光电探测器和第四高速光电探测器采集的信号分别输出给信号调理模块，信号调理模块的反射光束差信号输出端同时与频率测量模块的输入端、信号辨向模块的输入端和正交鉴相模块的输入端相连，信号调理模块的透射光束差信号输出端同时与频率测量模块的输入端、信号辨向模块的输入端和正交鉴相模块的输入端相连，频率测量模块的输出端与频率计算模块的第一输入端相连，信号辨向模块的输出端与频率计算模块的第二输入端相连，频率计算模块输出第一入射激光和第二入射激光的鉴频结果，正交鉴相模块输出第一入射激光和第二入射激光的鉴相结果。
本发明的优点：
(1)与目前通用的光学鉴相器相比，本发明所提供的激光鉴频鉴相器兼具光学鉴频功能，这极大的拓展了其鉴相频带。因而利用该激光鉴频鉴相器可以有效提高光学锁相环的环路捕获带宽，同时提高光学锁相环的抗干扰能力，这是区别于现有技术的创新点之一。
(2)本发明所设计的激光鉴频环节实现了对两束入射激光频率差的准确测量，即在测得两束激光频率差的绝对值的同时，还确定了两束入射激光的频率大小关系。因而利用该激光鉴频鉴相器可以方便的根据准确的激光频率差值计算得到实现光学锁相所需要的反馈控制量，这是区别于现有技术的创新点之二。
(3)本发明中利用了四通道探测技术进行频率和相位的测量，通过四个通道的平衡探测，激光功率波动对测量结果带来的影响得到了很好的抑制。同时，四个测量通道生成了两路相互正交的相位测量与辨向信号，提高了相位测量的精度，这是区别于现有技术的创新点之三。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为第一入射激光频率大于第二入射激光时，合光反射拍频信号S1与透射拍频信号S2的相位关系示意图；
图3为第一入射激光频率小于第二入射激光时，合光反射拍频信号S1与透射拍频信号S2的相位关系示意图；
图4为第一入射激光和第二入射激光的频率变化关系示意图，L1表示第一入射激光的频率变化曲线，L2表示第二入射激光的频率变化曲线；
图5为使用传统激光鉴频方法对图4中第一与第二入射激光的鉴频结果示意图；
图6为使用本发明激光鉴频方法对图4中第一与第二入射激光的鉴频结果示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述一种基于四通道探测技术的激光鉴频鉴相方法，对频率为v1的第一入射激光和频率为v2的第二入射激光进行鉴频鉴相，该方法包括以下步骤：
步骤一、利用二分之一波片及偏振分光棱镜调整第一入射激光和第二入射激光的偏振态，将调整后偏振方向互相垂直的两入射激光进行合光获得合光光束，再对所述合光光束中包含的第一入射激光和第二入射激光的偏振态进行调整，使得两入射光的偏振方向与水平方向成45°夹角；
步骤二、利用消偏振分光棱镜将合光光束分为反射合光光束和透射合光光束两部分，所述反射合光光束经偏振分光棱镜形成两路相位相差180°的拍频光信号，分别由两个高速光电探测器转换为拍频电信号并送入信号调理模块；所述透射合光光束首先经光学相位延迟器将其包含的第一入射激光的相位延迟90°，然后经偏振分光棱镜形成两路相位相差180°的拍频光信号，分别由另外两个高速光电探测器转换为拍频电信号并送入信号调理模块；
步骤三、反射合光光束中第一入射激光和第二入射激光到达光电探测器的相位分别为
和
信号调理模块将反射合光光束对应的两路拍频电信号相减得到合光反射拍频信号，存在以下三种情况：
当v1＝v2时，合光反射拍频信号为
当v1＞v2时，合光反射拍频信号为
当v1＜v2时，合光反射拍频信号为
步骤四、透射合光光束中的第一入射激光和第二入射激光由于光学相位延迟器的作用，到达光电探测器的相位分别记为
和
信号调理模块将透射合光光束对应的两路拍频电信号相减得到合光透射拍频信号，存在以下三种情况：
当v1＝v2时，合光透射拍频信号为
当v1＞v2时，合光透射拍频信号为
当v1＜v2时，合光透射拍频信号为
步骤五、取步骤三获取的所述合光反射拍频信号和步骤四获取的所述合光透射拍频信号进行频率测量，测频结果记为vmeas，
vmeas＝|v1-v2|，
当合光反射拍频信号相位超前合光透射拍频信号90°时，表明v1＞v2，此时测频结果为
vmeas＝v1-v2，
得到第一入射激光与第二入射激光的鉴频结果为
Δv1-2＝v1-v2＝vmeas；
当合光反射拍频信号相位滞后合光透射拍频信号90°时，表明v1＜v2，此时测频结果为
vmeas＝v2-v1，得到第一入射激光与第二入射激光的鉴频结果为
Δv1-2＝v1-v2＝-vmeas；
步骤六、取步骤三获取的所述合光反射拍频信号和步骤四获取的所述合光透射拍频信号进行反正切相位测量，得到第一入射激光与第二入射激光的鉴相结果为
式中t表示任意时刻。
开始工作时，第一入射激光和第二入射激光射入激光鉴频鉴相器。第一入射激光首先由第一二分之一波片1旋转偏振方向，使得水平偏振分量光强最大，然后第一入射激光的水平偏振分量透射第一偏振分光棱镜2。第二入射激光首先由第二二分之一波片3旋转偏振方向，使得竖直偏振分量光强最大。然后第二入射激光的竖直偏振分量由第二偏振分光棱镜4反射进入第一偏振分光棱镜2，与第一入射激光的水平偏振透射光合光。此合光中包含第一入射激光和第二入射激光的振动方程可以分别表示为：
合光中包含的竖直和水平线偏振分量通过第三二分之一波片5后分别旋转到与水平成45°的方向。然后由消偏振分光棱镜6分为光强相等的两部分，其反射和透射部分分别记为Lr和Lt，每部分中都包含偏振方向相互垂直且与水平成45°夹角的第一入射激光和第二入射激光。
反射合光光束经第三偏振分光棱镜7形成两路相位相差180°的拍频光信号，分别由第一高速光电探测器8和第二高速光电探测器9转化为拍频电信号，随着光束的传播第一入射激光和第二入射激光的相位不断变化，第一入射激光和第二入射激光到达光电探测器的相位分别为和
为消除拍频信号中随入射激光功率波动而引入的直流偏置，信号调理模块14将这两路拍频电信号相减，得到的合光反射拍频信号记为S1，其根据两入射激光的频率大小关系表示如下：
当v1＞v2时，
当v1＜v2时，
当v1＝v2时，
透射合光光束首先经过光学相位延迟器10将第一入射激光分量相位延迟90°，第一入射激光和第二入射激光到达光电探测器的相位分别为和
此时合光中第一入射激光和第二入射激光分量的振动方程变为：
然后所述透射合光光束进入第四偏振分光棱镜11形成两路相位相差180°的拍频光信号，其分别经过第三高速光电探测器12和第四高速光电探测器13转化为拍频电信号。两路拍频电信号同样传输到信号调理模块14得到合光透射拍频信号，记为S2，其根据两入射激光的频率大小关系表示如下：
当v1＞v2时，
当v1＜v2时，
当v1＝v2时，
同时，合光反射拍频信号和合光透射拍频信号传输到频率测量模块15，利用多周期同步测频方法测量得到两入射激光的频率差为vmeas，vmeas＝|v1-v2|。测量得到的只是两入射激光频率差的绝对值，并不能确定两束激光的频率大小关系。
由上述公式，对应第一与第二入射激光频率v1与v2的不同大小关系，合光反射拍频信号S1和合光透射拍频信号S2的相位超前滞后状态也不同。因此将两路拍频信号传输到信号辨向模块16，利用四细分辨向技术判断合光反射拍频信号S1和合光透射拍频信号S2的相位超前滞后关系就可以确定第一与第二入射激光频率v1与v2的大小关系。
如图2所示，若合光反射拍频信号S1的相位超前透射拍频信号S2 90°，根据S1与S2的表达式可以判断v1＞v2，此时vmeas＝v1-v2，则经频率计算模块18最终计算得到第一入射激光与第二入射激光的准确频率差Δv1-2＝v1-v2＝vmeas；
如图3所示，若合光反射拍频信号S1的相位滞后透射拍频信号S2 90°，根据S1与S2的表达式可以判断v1＜v2，此时vmeas＝v2-v1，则经频率计算模块18最终计算得到入射激光与入射激光2的准确频率差Δv1-2＝v1-v2＝vmeas。
如图4中曲线L1和L2分别为假定的第一与第二入射激光频率变化曲线，分别使用传统激光鉴频方法和本专利激光鉴频方法测量其频率差，得到的鉴频曲线如图5和图6所示。其中图5为利用传统激光鉴频方法测量得到的频差曲线，其受光电探测器特性限制无法测得负频率值，因此只能得到两入射激光的频率差绝对值。图6为使用本专利鉴频方法得到的频率差测量曲线，由于可以根据合光反射和透射拍频信号实现对频差正负的判断，该方法能够准确测得两入射激光频差值。
同时，合光反射拍频信号S1和合光透射拍频信号S2还传输到正交鉴相模块17进行相位差测量。由透射拍频交流信号S2除以反射拍频交流信号S1得：
当v1＞v2时，
当v1＜v2时，
当v1＝v2时，
由上式，当v1≠v2时，对
进行反正切运算测得的相位值为
当v1＝v2时，对
进行反正切运算测得的相位为值
可以看出，该相位值与两入射激光的频率大小关系无关。
因此，通过本发明激光鉴相器最终可准确得到第一入射激光与第二入射激光的瞬时相位差
具体实施方式二：下面结合图1说明本实施方式，实现权利要求1所述的一种基于四通道探测技术的激光鉴频鉴相方法的装置，它包括第一二分之一波片1、第一偏振分光棱镜2、第二二分之一波片3、第二偏振分光棱镜4、第三二分之一波片5、消偏振分光棱镜6、第三偏振分光棱镜7、第一高速光电探测器8、第二高速光电探测器9、光学相位延迟器10、第四偏振分光棱镜11、第三高速光电探测器12、第四高速光电探测器13、信号调理模块14、频率测量模块15、信号辨向模块16、正交鉴相模块17和频率计算模块18，
沿第一入射激光的光轴依次垂直设置第一二分之一波片1、第一偏振分光棱镜2、第三二分之一波片5、消偏振分光棱镜6、光学相位延迟器10、第四偏振分光棱镜11和第四高速光电探测器13，第一入射激光经过第一二分之一波片1透射至第一偏振分光棱镜2，
沿第二入射激光的光轴依次设置第二二分之一波片3和第二偏振分光棱镜4，第二偏振分光棱镜4的反射输出面正对第一偏振分光棱镜2的侧面，
第一偏振分光棱镜2透射的P态的第一入射激光与第二偏振分光棱镜4反射的S态的第二入射激光合光后入射至消偏振分光棱镜6，经消偏振分光棱镜6反射的合光反射光束入射至第三偏振分光棱镜7，经第三偏振分光棱镜7反射的反射光束入射至第一高速光电探测器8，经第三偏振分光棱镜7透射的透射光束入射至第二高速光电探测器9，
经消偏振分光棱镜6透射的合光透射光束入射至光学相位延迟器10，光学相位延迟器10输出的延迟光束入射至第四偏振分光棱镜11，经第四偏振分光棱镜11反射的反射光束入射至第三高速光电探测器12，经第四偏振分光棱镜11透射的透射光束入射至第四高速光电探测器13，
第一高速光电探测器8、第二高速光电探测器9、第三高速光电探测器12和第四高速光电探测器13采集的信号分别输出给信号调理模块14，信号调理模块14的反射光束差信号输出端同时与频率测量模块15的输入端、信号辨向模块16的输入端和正交鉴相模块17的输入端相连，信号调理模块14的透射光束差信号输出端同时与频率测量模块15的输入端、信号辨向模块16的输入端和正交鉴相模块17的输入端相连，频率测量模块15的输出端与频率计算模块18的第一输入端相连，信号辨向模块16的输出端与频率计算模块18的第二输入端相连，频率计算模块18输出第一入射激光和第二入射激光的鉴频结果，正交鉴相模块17输出第一入射激光和第二入射激光的鉴相结果。
具体实施方式三：本实施方式对实施方式二作进一步说明，光学相位延迟器10为波片相位延迟器、反射式相位延迟镜、液晶相位延迟器或电光移相器。
光学相位延迟器10仅对第一入射激光进行相位延迟。
以上结合附图对本发明的具体实施方式进行了说明，但是依照法律规定这些说明不会限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上进行的、该领域技术人员能够根据已有知识做出的改动都在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种基于四通道探测技术的激光鉴频鉴相方法，对频率为v1的第一入射激光和频率为v2的第二入射激光进行鉴频鉴相，
其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、利用二分之一波片及偏振分光棱镜调整第一入射激光和第二入射激光的偏振态，将调整后偏振方向互相垂直的两入射激光进行合光获得合光光束，再对所述合光光束中包含的第一入射激光和第二入射激光的偏振态进行调整，使得两入射光的偏振方向都与水平方向成45°夹角；
步骤二、利用消偏振分光棱镜将合光光束分为反射合光光束和透射合光光束两部分，所述反射合光光束经偏振分光棱镜形成两路相位相差180°的拍频光信号，分别由两个高速光电探测器转换为拍频电信号并送入信号调理模块；所述透射合光光束首先经光学相位延迟器将其包含的第一入射激光的相位延迟90°，然后经偏振分光棱镜形成两路相位相差180°的拍频光信号，分别由另外两个高速光电探测器转换为拍频电信号并送入信号调理模块；
步骤三、反射合光光束中第一入射激光和第二入射激光到达光电探测器的相位分别为
和
信号调理模块将反射合光光束对应的两路拍频电信号相减得到合光反射拍频信号，存在以下三种情况：
当v1＝v2时，合光反射拍频信号为
当v1＞v2时，合光反射拍频信号为
当v1＜v2时，合光反射拍频信号为
步骤四、透射合光光束中的第一入射激光和第二入射激光由于光学相位延迟器的作用，到达光电探测器的相位分别记为
和
信号调理模块将透射合光光束对应的两路拍频电信号相减得到合光透射拍频信号，存在以下三种情况：
当v1＝v2时，合光透射拍频信号为
当v1＞v2时，合光透射拍频信号为
当v1＜v2时，合光透射拍频信号为
步骤五、取步骤三获取的所述合光反射拍频信号和步骤四获取的所述合光透射拍频信号进行频率测量，测频结果记为vmeas，
vmeas＝|v1-v2|，
当合光反射拍频信号相位超前合光透射拍频信号90°时，表明v1＞v2，此时测频结果为
vmeas＝v1-v2，
得到第一入射激光与第二入射激光的鉴频结果为
Δv1-2＝v1-v2＝vmeas；
当合光反射拍频信号相位滞后合光透射拍频信号90°时，表明v1＜v2，此时测频结果为
vmeas＝v2-v1，得到第一入射激光与第二入射激光的鉴频结果为
Δv1-2＝v1-v2＝-vmeas；
步骤六、取步骤三获取的所述合光反射拍频信号和步骤四获取的所述合光透射拍频信号进行反正切相位测量，得到第一入射激光与第二入射激光的鉴相结果为
式中t表示任意时刻。
2.实现权利要求1所述的一种基于四通道探测技术的激光鉴频鉴相方法的装置，其特征在于，它包括第一二分之一波片(1)、第一偏振分光棱镜(2)、第二二分之一波片(3)、第二偏振分光棱镜(4)、第三二分之一波片(5)、消偏振分光棱镜(6)、第三偏振分光棱镜(7)、第一高速光电探测器(8)、第二高速光电探测器(9)、光学相位延迟器(10)、第四偏振分光棱镜(11)、第三高速光电探测器(12)、第四高速光电探测器(13)、信号调理模块(14)、频率测量模块(15)、信号辨向模块(16)、正交鉴相模块(17)和频率计算模块(18)，
沿第一入射激光的光轴依次垂直设置第一二分之一波片(1)、第一偏振分光棱镜(2)、第三二分之一波片(5)、消偏振分光棱镜(6)、光学相位延迟器(10)、第四偏振分光棱镜(11)和第四高速光电探测器(13)，第一入射激光经过第一二分之一波片(1)透射至第一偏振分光棱镜(2)，
沿第二入射激光的光轴依次设置第二二分之一波片(3)和第二偏振分光棱镜(4)，第二偏振分光棱镜(4)的反射输出面正对第一偏振分光棱镜(2)的侧面，
第一偏振分光棱镜(2)透射的P态的第一入射激光与第二偏振分光棱镜(4)反射的S态的第二入射激光合光后入射至消偏振分光棱镜(6)，经消偏振分光棱镜(6)反射的反射合光光束入射至第三偏振分光棱镜(7)，经第三偏振分光棱镜(7)反射的反射光束入射至第一高速光电探测器(8)，经第三偏振分光棱镜(7)透射的透射光束入射至第二高速光电探测器(9)，
经消偏振分光棱镜(6)透射的透射合光光束入射至光学相位延迟器(10)，光学相位延迟器(10)输出的延迟光束入射至第四偏振分光棱镜(11)，经第四偏振分光棱镜(11)反射的反射光束入射至第三高速光电探测器(12)，经第四偏振分光棱镜(11)透射的透射光束入射至第四高速光电探测器(13)，
第一高速光电探测器(8)、第二高速光电探测器(9)、第三高速光电探测器(12)和第四高速光电探测器(13)采集的信号分别输出给信号调理模块(14)，信号调理模块(14)的反射光束差信号输出端同时与频率测量模块(15)的输入端、信号辨向模块(16)的输入端和正交鉴相模块(17)的输入端相连，信号调理模块(14)的透射光束差信号输出端同时与频率测量模块(15)的输入端、信号辨向模块(16)的输入端和正交鉴相模块(17)的输入端相连，频率测量模块(15)的输出端与频率计算模块(18)的第一输入端相连，信号辨向模块(16)的输出端与频率计算模块(18)的第二输入端相连，频率计算模块(18)输出第一入射激光和第二入射激光的鉴频结果，正交鉴相模块(17)输出第一入射激光和第二入射激光的鉴相结果。
3.根据权利要求2所述的一种基于四通道探测技术的激光鉴频鉴相方法的实现装置，其特征在于，光学相位延迟器(10)为波片相位延迟器、反射式相位延迟镜、液晶相位延迟器或电光移相器。
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