CN102607720B - 一种测量光程的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量光程的方法和系统。该方法包括：脉冲激光器输出两种以上具有不同中心波长和不同重复频率的光脉冲序列；分光器将光脉冲序列分为第一探测光脉冲序列和参考光脉冲序列；第一探测光脉冲序列经过定标光路生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序列经过目标光路生成目标脉冲序列，定标脉冲序列与目标脉冲序列合并成为第二探测光脉冲序列；测量参考光脉冲序列与第二探测光脉冲序列之间产生的时域相关信号；根据时域相关信号计算第二探测光脉冲序列中目标脉冲与其前面的最近的定标脉冲之间的时间差从而测得目标光路与定标光路间的光程差。本发明能够利用多波长脉冲激光器精确测量距离，降低了系统的复杂度和成本。
Description
技术领域
本发明涉及光程测量领域，尤其涉及一种测量光程的方法和系统。
背景技术
光程测量对于科学研究及工业生产来说都是一项重要的技术。近些年由于科学技术的不断发展，对光程测量也提出了越来越高的要求，如何快速、准确的测量光程已成为迫切需要解决的问题。
目前光程测量的主要方法是发射一个光信号到目标上，处理反射、透射或散射的信号算出光程大小。已有的光程测量法主要包括非干涉测量法和干涉测量法。
非干涉测量法也称为飞行时间测量法，它的基本原理是测量发射到目标上的光信号与被目标反射回来的光信号的时间延迟t，由此可算得光程＝ct。此方法的分辨率取决于光电接收器件的响应速度，目前绝对大多数的光电探测器带宽较低，无法实现高精度的光程测量。
干涉测量法则包含以下几种方法：
1.外差法
外差法采用单波长光源进行光程测量，其测量范围被限制在了波长的四分之一内，因此有人提出了利用两个相近的纵模产生外差干涉，其等效的合成波长λs＝λ1λ2/|λ1-λ2|，远大于λ1或λ2，因此可用于增大测量范围。该方法具有装置简单，测量时间短，精度高的优点，但其测量精度易受到模式混合与合成波长稳定性的影响，若合成波长不稳定，会对实验结果造成很大影响。
2.调频干涉测量
调频干涉的基本原理为连续改变单模激光器的激光频率，使得两束相干光波的相位差以某种已知形式变化，例如随时间线性变化等，就可从信号中提取光程的信息，实现测量。这种方法的精度较低。
3.双频干涉法
该方法利用重复频率不同的两束脉冲光序列，一束作为探测光脉冲序列，另一束作为参考光脉冲序列。探测光脉冲序列经过目标面和参考面定标面的反射或者经过目标延迟与定标延迟后，分别形成目标脉冲序列与定标脉冲序列，后，产生两束共线的具有时延的脉冲，它们叠加到一起后与参考光脉冲序列发生干涉，由于探测光脉冲序列与参考光脉冲序列的重复频率稍有不同，实际上相当于用参考光脉冲序列扫描探测脉冲序列。假设参考光脉冲序列重复频率为fr，探测光脉冲序列重复频率为fp，它们的频率差Δf＝|fr-fp|。则整个扫描时窗大小为1/Δf。假设得到的时域干涉图样图上目标脉冲相关信号与定标脉冲相关信号之间的时间差脉冲时延为τr，则实际时延为τ，τ＝τr×Δf/fp，则光程d＝vgτ+nvg/fp，n为整数，nvg/fp表示模糊距离，n的数值可以通过目测，直尺测量、飞行距离测量法以及其它光学或者非光学的方法的得到。这种方法作为互相关技术的一个子类，可以较高的刷新率扫描整个时窗，不要求干涉光路的平衡且精度可达到微米级别。目前国际上报道的此方法均采用两个独立的激光器分别产生脉冲光，由于两个光源的光腔相互独立，其重复频率差或者需要精密的反馈控制系统进行锁定，或者容易随着外界环境等的变化发生漂移，因此会严重影响系统的成本、复杂度和精度，难以推广应用。
多波长脉冲激光器可以由一个光腔同时输出两个或两个以上不同波长和重复频率的光脉冲。由于各波长的光脉冲均由同一个激光腔产生，外界温度、气压等变化带来的光腔长度变化只会导致各个波长脉冲光重复频率的绝对变化，由于光腔色散带来的其重复频率的差值变化基本可以忽略不计。因此采用这种方法实现的脉冲激光器具有频率差稳定的优点，而且系统较采用多个独立的激光器大大简化，系统成本大大降低。
目前国际上报道的采用一个光腔实现多波长脉冲输出的激光器的方法可分为四种：一种是通过外腔注入多波长直流激光的方法实现多波长锁模，一种是在腔内加入偏振相关器件，利用非线性双折射效应产生的梳状滤波器实现多波长脉冲输出，最常见的一种方法则是腔内直接加入滤波器或者滤波器组，还有一种方法是利用掺铒光纤本身的增益特性实现双波长锁模输出。这几种方法所实现的双波长脉冲激光器均具有重复频率差稳定的优点，可用于高精度光程测量系统中。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种测量光程的方法和系统。
本发明提供了一种测量光程的方法，包括：
步骤1，脉冲激光器输出两种以上具有不同中心波长和不同重复频率的光脉冲序列；
步骤2，分光器将光脉冲序列分为第一探测光脉冲序列和参考光脉冲序列，第一探测光脉冲序列的中心波长为第一波长，第一探测光脉冲序列的重复频率为第一频率，参考光脉冲序列的中心波长为第二波长，参考光脉冲序列的重复频率为第二频率；
步骤3，第一探测光脉冲序列经过定标光路生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序列经过目标光路生成目标脉冲序列，定标脉冲序列与目标脉冲序列合并成为第二探测光脉冲序列；
步骤4，测量参考光脉冲序列与第二探测光脉冲序列之间产生的时域相关信号；
步骤5，根据时域相关信号计算第二探测光脉冲序列中目标脉冲与其前面的最近的定标脉冲之间的时间差从而测得目标光路与定标光路间的光程差。
在一个示例中，时域相关信号为参考光脉冲序列与第二探测光脉冲序列之间的场强相关信号或者光强相关信号。
在一个示例中，时域相关信号为参考光脉冲序列与探测光脉冲序列之间的场强相关信号时，参考光脉冲序列和/或第一探测光脉冲序列经过光谱展宽或移动，产生新的光谱分量，使得参考光脉冲序列的光谱和第一探测光脉冲序列的光谱交叠。
在一个示例中，步骤3中，第一探测光脉冲序列入射到定标面，经定标面反射生成定标脉冲序列；第一探测光脉冲序列入射到目标面，经目标面反射生成目标脉冲序列。
在一个示例中，步骤3中，第一探测光脉冲序列透射通过定标延迟生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序列透射通过目标延迟生成目标脉冲序列。
在一个示例中，步骤5中，根据下式计算光程：
d＝vg(ΔτΔf/fp+n/fp)，其中d为目标光路与定标光路间的光程差，vg为探测光脉冲的群速度，Δf为参考光脉冲序列和第二探测光脉冲序列的重复频率之差，fp为探测光脉冲序列的重复频率，Δτ为实际测量得到的时域相关信号中目标脉冲相关信号与其前面的最近的定标脉冲相关信号之间的测量时间差，n为整数，nvg/fp表示模糊距离。
本发明提供了一种测量光程的系统，包括：
脉冲激光器，输出两种以上具有不同中心波长和不同重复频率的光脉冲序列；
分光器件，用于将脉冲激光器输出的光脉冲序列分为第一探测光脉冲序列和参考光脉冲序列，第一探测光脉冲序列的中心波长为第一波长，第一探测光脉冲序列的重复频率为第一频率，参考光脉冲序列的中心波长为第二波长，参考光脉冲序列的重复频率为第二频率；
非线性光学器件，用于对参考光脉冲序列和/或第一探测光脉冲序列进行光谱展宽或移动，产生新的光谱分量，使得参考光脉冲序列的光谱和第一探测光脉冲序列的光谱交叠；
待测光程装置，包括定标光路和目标光路，第一探测光脉冲序列经过定标光路生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序列经过目标光路生成目标脉冲序列；定标脉冲序列和目标脉冲序列合并为第二探测光脉冲序列；
线性光电探测装置，用于探测参考光脉冲序列和第二探测光脉冲序列的场强相关信号；
信号采集系统，用于采集参考光脉冲序列与第二探测光脉冲序列的时域相关信号，并计算目标脉冲与其前面的最近的定标脉冲之间的时间差，从而测得目标光路与定标光路间的光程差。
本发明提供了一种测量光程的系统，包括：
脉冲激光器，输出两种以上具有不同中心波长和不同重复频率的光脉冲序列；
分光器件，用于将脉冲激光器输出的光脉冲序列分为第一探测光脉冲序列和参考光脉冲序列，第一探测光脉冲序列的中心波长为第一波长，第一探测光脉冲序列的重复频率为第一频率，参考光脉冲序列的中心波长为第二波长，参考光脉冲序列的重复频率为第二频率；
待测光程装置，包括定标光路和目标光路，第一探测光脉冲序列经过定标光路生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序列经过目标光路生成目标脉冲序列；定标脉冲序列和目标脉冲序列合并为第二探测光脉冲序列；
非线性光电探测装置，用于探测参考光脉冲序列强度和第二探测光脉冲序列的光强相关信号；
信号采集系统，用于采集参考光脉冲序列与第二探测光脉冲序列的时域相关信号，并计算目标脉冲与其前面的最近的定标脉冲之间的时间差，从而测得目标光路与定标光路间的光程差。
在一个示例中，所述待测光程装置包括光程已知的定标面和光程未知的目标面，第一探测光脉冲序列经过定标面反射生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序列经过目标面反射生成目标脉冲序列。
在一个示例中，所述待测光程装置包括光程已知的定标延迟和光程未知的目标延迟，第一探测光脉冲序列透射通过定标延迟生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序列透射通过目标延迟生成目标脉冲序列。
在一个示例中，所述脉冲激光器的腔型结构为线型腔、折叠腔、环形腔和“8”字形腔。
在一个示例中，所述脉冲激光器为主动锁模激光器、被动锁模激光器或混合锁模激光器。
在一个示例中，所述非线性光学器件为单模传输光纤、高非线性光纤、增益光纤、光子晶体光纤或非线性光学集成波导。
在一个示例中，所述分光器件为光纤耦合器、分束棱镜、分束片、滤光片、带通滤波器或波分复用器。
在一个示例中，所述线性光电探测装置包含光纤耦合器、分束棱镜或分束片与PIN检测器、APD检测器、光电倍增管或平衡检测器。
在一个示例中，所述非线性光电探测装置为二阶非线性光学材料与PIN检测器、APD检测器或光电倍增管构成的二倍频检测器或双光子吸收光电探测器件。
在一个示例中，所述信号采集系统为模数采样器或示波器。
本发明能够利用多波长脉冲激光器精确测量光程，根据温度、湿度、折射率等信息，可以精确测量距离，系统简单可行，不需要多个脉冲激光器及频率控制装置，降低了系统的复杂度和成本。
附图说明
下面结合附图来对本发明作进一步详细说明，其中：
图1是通过测量场强相关信号测量光程的系统结构图；
图2是通过测量光强相关信号测量光程的系统结构图；
图3是反射式的待测光程装置示意图；
图4是透射式的待测光程装置示意图；
图5是多波长脉冲激光器系统结构图；
图6是多波长脉冲激光器输出光谱图；
图7是多波长脉冲激光器输出信号经光电转换后的频谱图；
图8是采用多波长脉冲激光器的光程测量系统图；
图9是多波长脉冲激光器输出光经过滤波器后输出的中心波长为1532nm的光脉冲的光谱图；
图10是多波长脉冲激光器输出光经过滤波器后输出的中心波长为1547nm的光脉冲的光谱图；
图11是将中心波长为1547nm的光脉冲经过光放大器2，进行功率放大和光谱展宽后的光谱图；
图12是光谱展宽后再经过通带为1528nm-1536nm的带通滤波器后输出光的光谱图；
图13是使用示波器测量到的场强相关信号；
图14是光强相关信号示意图。
具体实施方式
图1是一种通过测量场强相关信号测量光程的系统结构图，包括多波长脉冲激光器，分光器件，非线性光学器件，光电探测器件和信号采集系统，分光器件将多波长脉冲激光器的输出分为至少两路信号，选取其中一路为参考光脉冲序列、一路为第一探测光脉冲序列；两路信号中至少一路经过非线性光学器件，使得该路信号的光谱得到展宽，两路光脉冲序列中的第一探测光脉冲序列经过待测光程装置后成为第二探测光脉冲序列，第二探测光脉冲序列和参考光脉冲序列的偏振态不互相垂直，共同输入到线性光电探测装置，线性光电探测装置可以由光耦合器与APD、PIN、光电倍增管或平衡检测器等光电探测器件构成，信号采集系统接收光电探测器件产生的场强相关信号，并从相关信号中获取待测的光程等信息。
图2是一种通过测量光强相关信号测量光程的系统结构图，包括多波长脉冲激光器，分光器件，待测光程装置，非线性光探测装置和信号采集系统；该系统中分光器件将多波长脉冲激光器的输出分为至少两路信号，选取其中一路为参考光脉冲序列、一路为第一探测光脉冲序列；第一探测光脉冲序列经过待测光程装置后成为第二探测光脉冲序列，第二探测光脉冲序列和参考光脉冲序列一起输入到非线性光电探测装置中，信号采集系统接收非线性光电探测装置产生的强度相关信号，并从相关信号中获取待测的光程等信息。非线性光电探测装置为二阶非线性光学材料和光电探测器件构成的二倍频检测器或双光子吸收光电探测器件。
图1中，非线性光学器件至少存在于参考光或者探测光的一路信号中。
图1和图2中，虚线框中的模块对于本发明而言不是必须的，如光放大器、光滤波器以及偏振控制器件。图1中光放大器的作用是放大光信号，使其能够通过非线性光学器件产生足够强的非线性效应，从而使展宽或者移动后的光谱能够与另外一路信号的光谱产生交叠，如果光信号在放大前就足以使光谱产生交叠，则光放大器不是必须的；图2中光放大器的作用是放大光信号，使其能够通过非线性光电探测装置产生光强相关信号，如果光信号在放大前就足以产生光强相关信号，则光放大器不是必须的；偏振控制器件的作用是通过调整光信号的偏振态，使两路信号满足场强相关或者光强相关的偏振关系，如果在调整前，两路信号就能够产生相关信号了，则偏振控制器也不是必须的；光滤波器的作用是保证第二探测光脉冲序列的光谱和参考光脉冲序列的光谱具有相近的中心波长，也不是必须的。
图3是反射式的待测光程装置示意图，包括可以对第一探测光脉冲序列产生反射的光程已知的定标面和光程未知的目标面，第一探测光脉冲序列经过二者的反射分别形成定标脉冲序列和目标脉冲序列。
图4是透射式的待测光程装置示意图，包括光程已知的定标延迟和光程未知的目标延迟，第一探测光脉冲序列以透射的方式分别通过定标延迟和目标延迟形成定标脉冲序列和目标脉冲序列。
实例一
本实例中使用的多波长锁模激光器实现多波长脉冲输出的原理是利用掺铒光纤的增益不平坦特性，通过控制腔内的损耗调节增益谱的形状，使得不同波长处的增益相同，进而实现多波长的锁模脉冲激光输出。激光器的结构如图5所示，激光器为采用环形腔结构的光纤被动锁模激光器。泵浦光源为波长1480nm的半导体激光器503，所发出的泵浦光经过1480/1550波分复用器502耦合进入5米长的掺铒光纤(EDF)501。该EDF 501在1530nm的吸收系数是6.1dB/m。EDF连接光隔离器508，保证光在光纤腔内单向传播。腔内加入偏振控制器506来控制偏振态。腔内的锁模器件为碳纳米管/聚酰亚胺薄膜503，薄膜厚度为45微米，夹入FC/PC接头后的损耗约为4dB。为了保证腔内平均色散为反常色散，进而使激光器产生孤子脉冲，在腔内还额外加入6.85m的普通单模光纤504(包括各个器件的尾纤在内)，腔内单模光纤的总长度为11.85m。80/20的光纤耦合器507将腔内20％的激光输出到腔外，80％的激光返回腔内。腔内的损耗使得EDF在1530和1560nm附近的增益相同，满足双波长产生的条件。当泵浦功率约为80mW时，通过在光腔中引入振动微扰，可以实现双波长锁模，中心波长分别为1532.46nm及1547.43nm，得到的光谱如图6所示。使用快速光电探测器和频谱仪检测输出脉冲的频谱图，如图7所示。由于在光纤腔中光纤等器件存在的色散，两个波长的群速度不同，所以两个波长脉冲输出的重复频率也不同。从频谱图中可以看到，1532.46nm波长脉冲的重复频率f1是34.518773MHz，而1547.43nm波长脉冲的重复频率f2是34.518156MHz，频率差Δf为617Hz，两个波长所实现的脉冲均为二次谐波。
采用上述双波长脉冲激光器的光程测量系统图如图8所示。双波长被动锁模光纤激光器801输出光脉冲经过光放大器802，进行功率放大，然后进入四通道的带通光滤波器803，通带为1528.5nm-1536.5nm的滤波器可以将中心波长为1532.46nm的光脉冲滤出，其输出光谱如图9所示，通带为1546nm-1554nm的滤波器可以将中心波长为1547.43nm的光脉冲滤出，其输出光谱如图10所示。将中心波长为1547.43nm的光脉冲经过光放大器804，进行功率的放大，并利用光放大器中掺铒光纤和单模传输光纤814的非线性效应进行光谱展宽，图11为经过展宽后的光谱图。从图中可以看到，光谱得到了很大程度的展宽，在1532nm附近有了一定的功率分量，即与中心波长为1532.46nm的光脉冲的光谱发生了交叠。此时再经过通带为1528nm-1536nm的带通滤波器806后，作为光程测量系统的参考光脉冲序列，其光谱如图12所示，其功率约为60微瓦。中心波长为1532.46nm的光脉冲经过光放大器805放大后，功率约为15毫瓦，输入环行器的81端口，由82端口输出第一探测光脉冲序列，经过切断的单模光纤和焦距为12mm的透镜807后成为准直光束输出，光束一部分入射到反射镜808，另一部分入射到距离较远的反射镜809上，分别反射并耦合回光纤中，经过环形器的端口83输出。单模光纤端面与808的距离约为18.5cm，两个反射镜之间的距离约为29cm。两个反射镜之间的存在的光程差会使它们反射回来的脉冲间存在一个相对时延τ。环形器端口83输出的第二探测光脉冲序列与上述参考光脉冲序列分别经过偏振控制器809、810后输入到50/50的3dB耦合器811中，耦合器811将第二探测光脉冲序列与参考光脉冲序列合波之后，又分别入射到平衡检测器812的两个探头上。使用示波器813对平衡检测器812的输出信号进行探测，可以得到如图13所示的时域相关信号。由图13可以看出存在3个相关信号，分别是由单模光纤端面、反射镜1和反射镜2反射回的光与参考光脉冲序列场强相关得到的，其两两之间的测量时间差Δτ分别为70μs和109μs。由此根据脉冲之间的时间差τ＝Δτ×Δf/fp，光程差d＝vg*τ，可以得到单模光纤端面与反射镜1的光程为37.5368cm，反射镜1与反射镜2的光程为58.8262cm。
实例二
本实例采用的是与实例一原理相同的双波长脉冲激光器，双波长被动锁模光纤激光器输出光脉冲经过分光器件，将中心波长为1532.46nm的光脉冲分量与中心波长为1547.43nm的光脉冲分量分成独立的两路输出。将这两路光脉冲的其中一路作为参考光脉冲序列，参考光脉冲宽度为0.6ps，另一路作为第一探测光脉冲序列，探测光脉冲宽度为1ps。第一探测光脉冲序列以透射的方式经过两路不同的光程延迟之后，合成第二探测光脉冲序列。经过调整偏振态后，第二探测光脉冲序列和参考光脉冲序列成为平行的光束，经过透镜聚焦后，会聚到二阶非线性光学材料上，如BBO晶体，光电倍增管放置于BBO的后侧，采集强度相关信号，可以得到与图13相似的强度相关信号曲线，其中构成每个峰的强度相关信号如图14所示。根据互相关信号序列中各相关信号的测量时间差可以采用与实例一相似的方法解算出其中包含的光程信息。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此。任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，均可对其进行适当的改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (26)
1.一种测量光程的方法，其特征在于，包括：
步骤1，脉冲激光器输出两种以上具有不同中心波长和不同重复频率的光脉冲序列；
步骤2，分光器将光脉冲序列分为第一探测光脉冲序列和参考光脉冲序列，第一探测光脉冲序列的中心波长为第一波长，第一探测光脉冲序列的重复频率为第一频率，参考光脉冲序列的中心波长为第二波长，参考光脉冲序列的重复频率为第二频率；
步骤3，第一探测光脉冲序列经过定标光路生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序列经过目标光路生成目标脉冲序列，定标脉冲序列与目标脉冲序列合并成为第二探测光脉冲序列；
步骤4，测量参考光脉冲序列与第二探测光脉冲序列之间产生的时域相关信号；
步骤5，根据时域相关信号计算第二探测光脉冲序列中目标脉冲与其前面的最近的定标脉冲之间的时间差从而测得目标光路与定标光路间的光程差，
其中，时域相关信号为参考光脉冲序列与第二探测光脉冲序列之间的场强相关信号或者光强相关信号，在时域相关信号为参考光脉冲序列与第二探测光脉冲序列之间的场强相关信号时，参考光脉冲序列和/或第一探测光脉冲序列经过光谱展宽或移动，产生新的光谱分量，使得参考光脉冲序列的光谱和第一探测光脉冲序列的光谱交叠。
2.如权利要求1所述的测量光程的方法，其特征在于，步骤3中，第一探测光脉冲序列入射到定标面，经定标面反射生成定标脉冲序列；第一探测光脉冲序列入射到目标面，经目标面反射生成目标脉冲序列。
3.如权利要求1所述的测量光程的方法，其特征在于，步骤3中，第一探测光脉冲序列透射通过定标延迟生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序列透射通过目标延迟生成目标脉冲序列。
4.根据权利要求1所述的测量光程的方法，其特征在于，步骤5中，根据下式计算光程：
d=vg（ΔτΔf/fp+n/fp），其中d为目标光路与定标光路间的光程差，vg为探测光脉冲的群速度，Δf为参考光脉冲序列和第二探测光脉冲序列的重复频率之差，fp为探测光脉冲序列的重复频率，Δτ为实际测量得到的时域相关信号中目标脉冲相关信号与其前面的最近的定标脉冲相关信号之间的测量时间差，n为整数，nvg/fp表示模糊距离。
5.一种测量光程的系统，其特征在于，包括：
脉冲激光器，输出两种以上具有不同中心波长和不同重复频率的光脉冲序列；
分光器件，用于将脉冲激光器输出的光脉冲序列分为第一探测光脉冲序列和参考光脉冲序列，第一探测光脉冲序列的中心波长为第一波长，第一探测光脉冲序列的重复频率为第一频率，参考光脉冲序列的中心波长为第二波长，参考光脉冲序列的重复频率为第二频率；
非线性光学器件，用于对参考光脉冲序列和/或第一探测光脉冲序列进行光谱展宽或移动，产生新的光谱分量，使得参考光脉冲序列的光谱和第一探测光脉冲序列的光谱交叠；
待测光程装置，包括定标光路和目标光路，第一探测光脉冲序列经过定标光路生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序列经过目标光路生成目标脉冲序列；定标脉冲序列和目标脉冲序列合并为第二探测光脉冲序列；
线性光电探测装置，用于探测参考光脉冲序列和第二探测光脉冲序列的场强相关信号；
信号采集系统，用于采集参考光脉冲序列与第二探测光脉冲序列的时域相关信号，并计算目标脉冲与其前面的最近的定标脉冲之间的时间差，从而测得目标光路与定标光路间的光程差。
6.如权利要求5所述的测量光程的系统，其特征在于，所述待测光程装置包括光程已知的定标面和光程未知的目标面，第一探测光脉冲序列经过定标面反射生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序列经过目标面反射生成目标脉冲序列。
7.如权利要求5所述的测量光程的系统，其特征在于，所述待测光程装置包括光程已知的定标延迟和光程未知的目标延迟，第一探测光脉冲序列透射通过定标延迟生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序列透射通过目标延迟生成目标脉冲序列。
8.如权利要求5所述的测量光程的系统，其特征在于，
所述脉冲激光器的腔型结构为线型腔、折叠腔或环形腔。
9.如权利要求8所述的测量光程的系统，其特征在于，
所述环形腔包括“8”字形腔。
10.如权利要求5所述的测量光程的系统，其特征在于，
所述脉冲激光器为主动锁模激光器、被动锁模激光器或混合锁模激光器。
11.如权利要求5至10中任一项所述的测量光程的系统，其特征在于，
所述非线性光学器件为单模传输光纤、增益光纤、光子晶体光纤或非线性光学集成波导。
12.如权利要求11所述的测量光程的系统，其特征在于，
所述非线性光学集成波导包括高非线性光纤。
13.如权利要求5至10中任一项所述的测量光程的系统，其特征在于，
所述分光器件为光纤耦合器、分束棱镜、分束片、滤光片或波分复用器。
14.如权利要求13所述的测量光程的系统，其特征在于，
所述滤光片包括带通滤波器。
15.如权利要求5至10中任一项所述的测量光程的系统，其特征在于，
所述线性光电探测装置包含光纤耦合器、分束棱镜或分束片与PIN检测器、APD检测器、光电倍增管或平衡检测器。
16.如权利要求5至10中任一项所述的测量光程的系统，其特征在于，
所述信号采集系统为模数采样器或示波器。
17.一种测量光程的系统，其特征在于，包括：
脉冲激光器，输出两种以上具有不同中心波长和不同重复频率的光脉冲序列；
分光器件，用于将脉冲激光器输出的光脉冲序列分为第一探测光脉冲序列和参考光脉冲序列，第一探测光脉冲序列的中心波长为第一波长，第一探测光脉冲序列的重复频率为第一频率，参考光脉冲序列的中心波长为第二波长，参考光脉冲序列的重复频率为第二频率；
待测光程装置，包括定标光路和目标光路，第一探测光脉冲序列经过定标光路生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序列经过目标光路生成目标脉冲序列；定标脉冲序列和目标脉冲序列合并为第二探测光脉冲序列；
非线性光电探测装置，用于探测参考光脉冲序列强度和第二探测光脉冲序列的光强相关信号；
信号采集系统，用于采集参考光脉冲序列与第二探测光脉冲序列的时域相关信号，并计算目标脉冲与其前面的最近的定标脉冲之间的时间差，从而测得目标光路与定标光路间的光程差。
18.如权利要求17所述的测量光程的系统，其特征在于，所述待测光程装置包括光程已知的定标面和光程未知的目标面，第一探测光脉冲序列经过定标面反射生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序列经过目标面反射生成目标脉冲序列。
19.如权利要求17所述的测量光程的系统，其特征在于，所述待测光程装置包括光程已知的定标延迟和光程未知的目标延迟，第一探测光脉冲序列透射通过定标延迟生成定标脉冲序列，第一探测光脉冲序列透射通过目标延迟生成目标脉冲序列。
20.如权利要求17所述的测量光程的系统，其特征在于，
所述脉冲激光器的腔型结构为线型腔、折叠腔或环形腔。
21.如权利要求20所述的测量光程的系统，其特征在于，
所述环形腔包括“8”字形腔。
22.如权利要求17所述的测量光程的系统，其特征在于，
所述脉冲激光器为主动锁模激光器、被动锁模激光器或混合锁模激光器。
23.如权利要求17至22中任一项所述的测量光程的系统，其特征在于，
所述分光器件为光纤耦合器、分束棱镜、分束片、滤光片或波分复用器。
24.如权利要求23所述的测量光程的系统，其特征在于，
所述滤光片包括带通滤波器。
25.如权利要求17至22中任一项所述的测量光程的系统，其特征在于，
所述非线性光电探测装置为二阶非线性光学材料与PIN检测器、APD检测器或光电倍增管构成的二倍频检测器或双光子吸收光电探测器件。
26.如权利要求17至22中任一项所述的测量光程的系统，其特征在于，
所述信号采集系统为模数采样器或示波器。
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