CN105676228A - 双向飞秒脉冲高精度测距方法及装置 - Google Patents

Abstract

双向飞秒脉冲高精度测距方法及装置属于激光测距领域，该方法采用了脉冲时域锁定式双向测量结构，将系统回光功率由被测距离的四次方衰减函数变为了平方衰减函数，实现了上亿公里尺度的超远距离测量，测距精度可以达到纳米量级；该装置包括测量端飞秒激光器、测量端分光光路、测量端平衡光电探测单元、测量端控制单元、被测端飞秒激光器、被测端分光光路、被测端平衡光电探测单元和被测端控制单元，测量端与被测端相对独立，避免了相距遥远的卫星间的实时通信和高精度时钟同步问题。

Description

双向飞秒脉冲高精度测距方法及装置

技术领域

本发明属于激光测距领域，主要涉及一种超远距离高精度飞秒激光脉冲测距方法及装置。

背景技术

超远距离高精度激光测距是大型科学装置和空间飞行任务所必备的关键技术，随着科学技术的迅猛发展，其测程和精度的需求也在日益提高。例如，近年来引力波探测等大型科学装置的建造也是世界各国的研究热点，引力波的探测是对广义相对论预言的直接验证，也是对其核心思想的直接检验，并且对探讨引力场的量子化和大统一模型、研究宇宙起源和演化具有重大意义。引力波的探测直接促成了引力波天文学的诞生，使得用引力波代替传统的电磁波手段观测宇宙成为可能，这可以为我们提供大量过去无法获得的信息，为人们进一步加深对宇宙的理解提供了新的途径。美国的LIGO、德国的GEO600、意大利的VIRGO和日本的TAMA300等地面引力波探测器，测程可达几十公里；美国的LISA、欧洲的NGO等空间引力波探测器，测程可达数百万公里；而中国和欧洲合作的ASTROD等深空引力波探测器测程将达到上亿公里。此外，在分布式小卫星合成孔径雷达等空间编队飞行任务中，各颗小卫星相互协同工作，共同承担信号处理、通信和有效载荷等任务，可以以较低的成本、较高的可靠性和生存能力替代单颗相同功能的传统大卫星，并突破传统大卫星的尺寸限制，扩展大卫星的应用领域和性能，包括对地观测、立体成像、精确定位、大气探测、天文观测和地球物理观测等，具有巨大的军用价值和民用价值。该任务需要对卫星间基线进行高精度测量，其精度要求达到亚毫米甚至更高量级，而测程要求则达到上百公里甚至更高。

然而，在上述超远距离高精度激光测距任务中，由于测程遥远，以目前的光束整形技术，即使出射光的光束发散角仅为几个微弧度，在到达遥远的目标端时，光斑也将扩散得极其明显；再加上光路中不可避免的光学损耗，测距系统的回光功率与被测距离呈四次方关系剧烈衰减，系统最终探测到的回光能量仅为出射能量中很小的一部分。例如，空间引力波探测项目LISA中的系统回光能量仅为出射光能量的1/10¹⁰，ASTROD中的系统回光能量仅为出射光能量的3/10¹⁴。回光功率过小将会导致测距系统的信噪比大幅度降低，进而测量精度无法满足需求，甚至根本无法测量。

在远距离激光测距领域，如2002年，JournalofGeodynamics第34卷第三期发表文章《Asynchronouslasertranspondersforpreciseinterplanetaryrangingandtimetransfer》；又如2010年，光电工程第37卷第5期发表文章《异步应答激光测距技术》，均在被测端采用异步应答器对测距系统的脉冲功率进行放大，使得系统回光功率由被测距离的四次方衰减函数变为了平方衰减函数，大幅度扩展了系统测程。但是，该方法放大后的脉冲序列与原脉冲序列相比存在时域延迟及时钟不同步的问题，不能在放大脉冲功率的同时保留原脉冲信号的时域信息，只能通过其它手段进行补偿，导致测距精度难以突破毫米量级。且该方法需要在距离遥远的两个测量端之间实现高精度时钟同步和实时通信。

近年来，随着飞秒激光技术的发展，飞秒脉冲测距方法逐渐进入了人们的视野。其主要优势在于脉冲能量非常集中，可以在瞬间达到极高的峰值功率。相比于干涉测量和双向干涉测量等连续波测量方法，在相同的激光器平均功率下，系统回光功率可以提高多个甚至十余个量级，因而更适合于超远距离测量。此外，基于飞秒激光的测距方法相比于传统脉冲测距方法的精度更高。

在飞秒激光测距领域，如2010年，NaturePhotonics第4卷第10期发表文章《Time-of-flightmeasurementwithfemtosecondlightpulses》；又如2012年，物理学报第61卷第24期发表文章《基于飞秒激光平衡光学互相关的任意长绝对距离测量》，均提出一种针对飞秒脉冲的平衡光学互相关方法，通过测量脉冲和参考脉冲之间的时域锁定，实现了纳米量级的测距精度(用阿伦方差评价)。但该方法尚不足以满足深空引力波探测任务上亿公里的测程要求。

综上所述，目前在激光测距领域缺少一种超远距离高精度飞秒激光脉冲测距方法及装置。

发明内容

本发明针对上述激光测距方法及装置精度较低、测程有待进一步提高以及距离遥远的两个测量端之间难以实现实时通信和高精度时钟同步等问题，提出并设计了一种双向飞秒脉冲高精度测距方法及装置。采用了脉冲时域锁定式双向测量结构，实现了上亿公里尺度的超远距离测量，测距精度可以达到纳米量级，同时避免了相距遥远的测量端和被测端之间的实时通信和高精度时钟同步问题。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种双向飞秒脉冲高精度测距方法，该方法步骤如下：

a、在测量端，由测量端飞秒激光器发出的飞秒激光脉冲序列经过测量端分光光路后分为两束，其中一束作为测量信号发射向遥远的被测端，另一束作为测量端参考信号由测量端平衡光电探测单元进行探测；

b、在被测端，由被测端飞秒激光器发出的飞秒激光脉冲序列经过被测端分光光路后分为两束，其中一束作为回光信号发射回遥远的测量端，另一束作为被测端参考信号，与被测端接收到的测量信号一同由被测端平衡光电探测单元进行探测；对测量信号和被测端参考信号进行平衡光电探测后产生反馈信号，进而对被测端飞秒激光器的腔长进行反馈控制，通过改变其脉冲重复频率，实现测量信号和被测端参考信号在时域的高精度重叠和锁定；

c、在测量端，接收到的回光信号与测量端参考信号一同由测量端平衡光电探测单元进行探测；对回光信号和测量端参考信号进行平衡光电探测后产生反馈信号，进而对测量端飞秒激光器的腔长进行反馈控制，通过改变其脉冲重复频率，实现回光信号和测量端参考信号在时域的高精度重叠和锁定；

d、在测量端，当回光信号和测量端参考信号已经锁定后，继续调节测量端飞秒激光器的脉冲重复频率，并重复上述步骤a、步骤b和步骤c直至回光信号和测量端参考信号再次锁定，并记录相邻两次锁定时的脉冲重复频率之差Δf，进而可以精确地求得被测距离：

一种双向飞秒脉冲高精度测距装置，其测量端由测量端飞秒激光器、测量端分光光路、测量端平衡光电探测单元和测量端控制单元组成；在被测端设置了主动反射器，构成了脉冲时域锁定式双向测量结构；所述主动反射器由被测端飞秒激光器、被测端分光光路、被测端平衡光电探测单元和被测端控制单元组成；所述被测端分光光路的输出光分别指向被测端平衡光电探测单元的输入端和测量端分光光路；被测端平衡光电探测单元的输出端连接到被测端控制单元的输入端；被测端控制单元的输出端连接到被测端飞秒激光器；被测端飞秒激光器的输出光指向被测端分光光路。

所述测量端分光光路的结构是：测量端飞秒激光器发出的激光经过一号四分之一波片和一号偏振分光镜后分为两束；其中一束反射光经过二号四分之一波片和一号扩束准直器后射向被测端；另一束透射光经过三号四分之一波片后被二号反射镜反射并沿原光路返回，再先后经过一号偏振分光镜、一号反射镜和二号偏振分光镜的反射后射向测量端平衡光电探测单元；同时，从被测端发射过来的激光先后经过二号扩束准直器、四号四分之一波片和二号偏振分光镜也射向测量端平衡光电探测单元。

所述测量端平衡光电探测单元的结构是：测量端分光光路输出的激光先后经过一号透镜、一号周期性极化晶体、二号透镜和三号反射镜后射向一号双色镜；一号双色镜的反射光射向一号光电探测器，一号双色镜的透射光先后经过三号透镜、二号周期性极化晶体和四号透镜射向二号双色镜；二号双色镜的透射光直接射出系统，二号双色镜的反射光射向二号光电探测器；一号光电探测器和二号光电探测器的输出端连接到一号减法器的输入端；一号减法器的输出端连接到测量端控制单元。所述一号周期性极化晶体和二号周期性极化晶体采用的非线性光学材料为碘酸锂。

所述被测端分光光路的结构是：被测端飞秒激光器发出的激光经过七号四分之一波片和四号偏振分光镜后分为两束；其中一束反射光经过六号四分之一波片和四号扩束准直器后射向测量端；另一束透射光经过二分之一波片和三号偏振分光镜后射向被测端平衡光电探测单元；同时，从测量端发射过来的激光先后经过三号扩束准直器、五号四分之一波片和三号偏振分光镜后也射向被测端平衡光电探测单元。

所述被测端平衡光电探测单元的结构是：被测端分光光路输出的激光先后经过五号透镜、三号周期性极化晶体、六号透镜和四号反射镜射向三号双色镜；三号双色镜的反射光射向三号光电探测器，三号双色镜的透射光先后经过七号透镜、四号周期性极化晶体和八号透镜射向四号双色镜；四号双色镜的透射光直接射出系统，四号双色镜的反射光射向四号光电探测器；三号光电探测器和四号光电探测器的输出端连接到二号减法器的输入端；二号减法器的输出端连接到被测端控制单元。所述三号周期性极化晶体和四号周期性极化晶体采用的非线性光学材料为碘酸锂。

本发明具有以下特点及有益效果：

(1)采用了脉冲时域锁定式双向测量结构，将系统回光功率由被测距离的四次方衰减函数变为了平方衰减函数，实现了上亿公里尺度的超远距离测量，测距精度可以达到纳米量级。

(2)两个测量端相对独立，避免了相距遥远的测量端和被测端之间的实时通信和高精度时钟同步问题。

附图说明

图1为本发明的总体配置结构示意图。

图2为本发明的装置结构示意图。

图中件号说明：1测量端控制单元、2测量端飞秒激光器、3被测端分光光路、4被测端平衡光电探测单元、5被测端控制单元、6被测端飞秒激光器、7测量端分光光路、8测量端平衡光电探测单元、9一号减法器、10二号光电探测器、11一号整形电路、12一号控制电路、13一号反射镜、14一号四分之一波片、15二号四分之一波片、16一号扩束准直器、17三号扩束准直器、18五号四分之一波片、19三号偏振分光镜、20五号透镜、21三号周期性极化晶体、22六号透镜、23三号光电探测器、24四号反射镜、25三号双色镜、26七号透镜、27四号周期性极化晶体、28八号透镜、29四号双色镜、30四号光电探测器、31二号控制电路、32二号整形电路、33七号四分之一波片、34六号四分之一波片、35四号扩束准直器、36二号扩束准直器、37四号四分之一波片、38二号反射镜、39二号偏振分光镜、40一号透镜、41一号周期性极化晶体、42二号透镜、43一号光电探测器、44三号反射镜、45一号双色镜、46三号透镜、47二号周期性极化晶体、48四号透镜、49二号双色镜、50一号偏振分光镜、51三号四分之一波片、52二分之一波片、53四号偏振分光镜，54二号减法器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

本实施例的双向飞秒脉冲高精度测距装置，图1为其总体配置结构示意图，图2为其装置结构示意图，该装置的测量端由测量端飞秒激光器2、测量端分光光路7、测量端平衡光电探测单元8和测量端控制单元1组成；在被测端设置了主动反射器，构成了脉冲时域锁定式双向测量结构；所述主动反射器由被测端飞秒激光器6、被测端分光光路3、被测端平衡光电探测单元4和被测端控制单元5组成；所述被测端分光光路3的输出光分别指向被测端平衡光电探测单元4的输入端和测量端分光光路7；被测端平衡光电探测单元4的输出端连接到被测端控制单元5的输入端；被测端控制单元5的输出端连接到被测端飞秒激光器6；被测端飞秒激光器6的输出光指向被测端分光光路3。

所述测量端分光光路7的结构是：测量端飞秒激光器2发出的激光经过一号四分之一波片14和一号偏振分光镜50后分为两束；其中一束反射光经过二号四分之一波片15和一号扩束准直器16后射向被测端；另一束透射光经过三号四分之一波片51后被二号反射镜38反射并沿原光路返回，再先后经过一号偏振分光镜50、一号反射镜13和二号偏振分光镜39的反射后射向测量端平衡光电探测单元8；同时，从被测端发射过来的激光先后经过二号扩束准直器36、四号四分之一波片37和二号偏振分光镜39也射向测量端平衡光电探测单元8。

所述测量端平衡光电探测单元8的结构是：测量端分光光路7输出的激光先后经过一号透镜40、一号周期性极化晶体41、二号透镜42和三号反射镜44后射向一号双色镜45；一号双色镜45的反射光射向一号光电探测器43，一号双色镜45的透射光先后经过三号透镜46、二号周期性极化晶体47和四号透镜48射向二号双色镜49；二号双色镜49的透射光直接射出系统，二号双色镜49的反射光射向二号光电探测器10；一号光电探测器43和二号光电探测器10的输出端连接到一号减法器9的输入端；一号减法器9的输出端连接到测量端控制单元1。

所述被测端分光光路3的结构是：被测端飞秒激光器6发出的激光经过七号四分之一波片33和四号偏振分光镜53后分为两束；其中一束反射光经过六号四分之一波片34和四号扩束准直器35后射向测量端；另一束透射光经过二分之一波片52和三号偏振分光镜19后射向被测端平衡光电探测单元4；同时，从测量端发射过来的激光先后经过三号扩束准直器17、五号四分之一波片18和三号偏振分光镜19后也射向被测端平衡光电探测单元4。

所述被测端平衡光电探测单元4的结构是：被测端分光光路3输出的激光先后经过五号透镜20、三号周期性极化晶体21、六号透镜22和四号反射镜24射向三号双色镜25；三号双色镜25的反射光射向三号光电探测器23，三号双色镜25的透射光先后经过七号透镜26、四号周期性极化晶体27和八号透镜28射向四号双色镜29；四号双色镜29的透射光直接射出系统，四号双色镜29的反射光射向四号光电探测器30；三号光电探测器23和四号光电探测器30的输出端连接到二号减法器54的输入端；二号减法器54的输出端连接到被测端控制单元5。

以上双向飞秒脉冲高精度测距装置，所述的一号周期性极化晶体41、二号周期性极化晶体47、三号周期性极化晶体21和四号周期性极化晶体27采用的非线性光学材料为碘酸锂，其有益效果在于：透光波段宽，能量转换效率高，且易于制备。

本实施例的双向飞秒脉冲高精度测距方法，该方法步骤如下：

a、在测量端，由测量端飞秒激光器2发出的飞秒激光脉冲序列经过一号四分之一波片14后由线偏振光变为了圆偏振光，其波长λ为1550nm；脉冲重复频率f为100MHz；脉冲周期T为10^-8s；脉冲宽度w为10fs；该圆偏振光经过一号偏振分光镜50后分为两束，被反射的S光作为测量信号S_m，经过二号四分之一波片15后变为圆偏振光，再经过一号扩束准直器16的扩束准直后，发射向远方的被测端；被透射的P光作为测量端参考信号S_r，经过三号四分之一波片51后变为圆偏振光，又经二号反射镜38反射后沿原光路返回；反射光经过三号四分之一波片51后变为S光，先后经过一号偏振分光镜50、一号反射镜13和二号偏振分光镜39的反射后射向测量端平衡光电探测单元8。

b、在被测端，步骤a中的测量信号S_m经过约2.7亿公里的传播后，由被测端分光光路3接收。探测到的测量信号S_m’经过三号扩束准直器17和五号四分之一波片18后由圆偏振光变为P光，又经过三号偏振分光镜19的透射后射向被测端平衡光电探测单元4；由被测端飞秒激光器6发出的飞秒激光脉冲序列经过七号四分之一波片33后由线偏振光变为了圆偏振光，其波长λ’为1550nm；脉冲重复频率f’约100MHz；脉冲周期T’约10^-8s；脉冲宽度w’为10fs；该圆偏振光经过四号偏振分光镜53后分为两束，被反射的S光作为回光信号S_b，经过六号四分之一波片34后变为圆偏振光，再经过四号扩束准直器35的扩束准直后，发射回远方的测量端；被透射的P光作为被测端参考信号S_r’，经过二分之一波片52后变为S光，又经过三号偏振分光镜19的反射后射向被测端平衡光电探测单元4。

所述S_m’和S_r’从被测端分光光路3射出后，由被测端平衡光电探测单元4进行探测，先后经过三号周期性极化晶体21和四号周期性极化晶体27，并分别产生两个波长减半的二次谐波信号；这两个二次谐波信号分别经三号双色镜25和四号双色镜29反射后，由三号光电探测器23和四号光电探测器30分别进行探测，所转化成的电信号在二号减法器54中相减；得到的反馈信号在二号整形电路32中经过滤波、放大和整形后，进入二号控制电路31；由二号控制电路31产生控制信号，对被测端飞秒激光器6的脉冲重复频率f’进行反馈控制，从而实现S_r’和S_m’在时域上的实时重叠与锁定，亦即S_b和S_m’之间的脉冲时域互锁。

c、在测量端，步骤b中的S_b经过约2.7亿公里的传播后，由测量端分光光路7接收。探测到的回光信号S_b’为圆偏振光，经过二号扩束准直器36和四号四分之一波片37后变为P光，又经过二号偏振分光镜39的透射后射向测量端平衡光电探测单元8。

所述S_b’和S_r从测量端分光光路7射出后，由测量端平衡光电探测单元8进行探测，先后经过一号周期性极化晶体41和二号周期性极化晶体47，并分别产生两个波长减半的二次谐波信号；这两个二次谐波信号分别经一号双色镜45和二号双色镜49反射后，由一号光电探测器43和二号光电探测器10分别进行探测，所转化成的电信号在一号减法器9中相减；得到的反馈信号在一号整形电路11中经过滤波、放大和整形后，进入一号控制电路12；由一号控制电路12产生控制信号，对测量端飞秒激光器2的脉冲重复频率f进行反馈控制，从而实现S_r和S_b’在时域上的实时重叠与锁定，亦即S_m与S_b’之间的脉冲时域互锁。

d、在测量端，当回光信号和测量端参考信号已经锁定后，记录其脉冲重复频率f，则被测距离可以表示为：

$D=\frac{mc}{2f}---\left(1\right)$

其中，c为真空中光速，f为锁定后的脉冲重复频率，m为脉冲个数。继续调节测量端飞秒激光器2的脉冲重复频率，并重复上述步骤a、步骤b和步骤c直至回光信号和测量端参考信号再次锁定，并记录相邻两次锁定时的脉冲重复频率之差Δf，则脉冲个数m可以表示为：

$m=\frac{f}{\mathrm{\Δ}f}---\left(2\right)$

根据公式(1)和公式(2)，被测距离D最终可以表示为：

$D=\frac{c}{2\mathrm{\Δ}f}---\left(3\right)$

取c＝299792458m/s，用原子钟精确测量频差Δf，则被测距离D＝270000001378.954328325m，测量精度(用阿伦方差评价)可以达到纳米量级。

Claims (3)

1.一种双向飞秒脉冲高精度测距方法，其特征在于：该方法步骤如下：

a、在测量端，由测量端飞秒激光器(2)发出的飞秒激光脉冲序列经过测量端分光光路(7)后分为两束，其中一束作为测量信号发射向遥远的被测端，另一束作为测量端参考信号由测量端平衡光电探测单元(8)进行探测；

b、在被测端，由被测端飞秒激光器(6)发出的飞秒激光脉冲序列经过被测端分光光路(3)后分为两束，其中一束作为回光信号发射回遥远的测量端，另一束作为被测端参考信号，与被测端接收到的测量信号一同由被测端平衡光电探测单元(4)进行探测；对测量信号和被测端参考信号进行平衡光电探测后产生反馈信号，进而对被测端飞秒激光器(6)的腔长进行反馈控制，通过改变其脉冲重复频率，实现测量信号和被测端参考信号在时域的高精度重叠和锁定；

c、在测量端，接收到的回光信号与测量端参考信号一同由测量端平衡光电探测单元(8)进行探测；对回光信号和测量端参考信号进行平衡光电探测后产生反馈信号，进而对测量端飞秒激光器(2)的腔长进行反馈控制，通过改变其脉冲重复频率，实现回光信号和测量端参考信号在时域的高精度重叠和锁定；

d、在测量端，当回光信号和测量端参考信号已经锁定后，继续调节测量端飞秒激光器(2)的脉冲重复频率，并重复上述步骤a、步骤b和步骤c直至回光信号和测量端参考信号再次锁定，并记录相邻两次锁定时的脉冲重复频率之差Δf，进而可以精确地求得被测距离：

2.一种双向飞秒脉冲高精度测距装置，其测量端由测量端飞秒激光器(2)、测量端分光光路(7)、测量端平衡光电探测单元(8)和测量端控制单元(1)组成；其特征在于：在被测端设置了主动反射器，构成了脉冲时域锁定式双向测量结构；所述主动反射器由被测端飞秒激光器(6)、被测端分光光路(3)、被测端平衡光电探测单元(4)和被测端控制单元(5)组成；所述被测端分光光路(3)的输出光分别指向被测端平衡光电探测单元(4)的输入端和测量端分光光路(7)；被测端平衡光电探测单元(4)的输出端连接到被测端控制单元(5)的输入端；被测端控制单元(5)的输出端连接到被测端飞秒激光器(6)；被测端飞秒激光器(6)的输出光指向被测端分光光路(3)；

所述测量端分光光路(7)的结构是：测量端飞秒激光器(2)发出的激光经过一号四分之一波片(14)和一号偏振分光镜(50)后分为两束；其中一束反射光经过二号四分之一波片(15)和一号扩束准直器(16)后射向被测端；另一束透射光经过三号四分之一波片(51)后被二号反射镜(38)反射并沿原光路返回，再先后经过一号偏振分光镜(50)、一号反射镜(13)和二号偏振分光镜(39)的反射后射向测量端平衡光电探测单元(8)；同时，从被测端发射过来的激光先后经过二号扩束准直器(36)、四号四分之一波片(37)和二号偏振分光镜(39)也射向测量端平衡光电探测单元(8)；

所述测量端平衡光电探测单元(8)的结构是：测量端分光光路(7)输出的激光先后经过一号透镜(40)、一号周期性极化晶体(41)、二号透镜(42)和三号反射镜(44)射向一号双色镜(45)；一号双色镜(45)的反射光射向一号光电探测器(43)，一号双色镜(45)的透射光先后经过三号透镜(46)、二号周期性极化晶体(47)和四号透镜(48)射向二号双色镜(49)；二号双色镜(49)的透射光直接射出系统，二号双色镜(49)的反射光射向二号光电探测器(10)；一号光电探测器(43)和二号光电探测器(10)的输出端连接到一号减法器(9)的输入端；一号减法器(9)的输出端连接到测量端控制单元(1)；

所述被测端分光光路(3)的结构是：被测端飞秒激光器(6)发出的激光经过七号四分之一波片(33)和四号偏振分光镜(53)后分为两束；其中一束反射光经过六号四分之一波片(34)和四号扩束准直器(35)后射向测量端；另一束透射光经过二分之一波片(52)和三号偏振分光镜(19)后射向被测端平衡光电探测单元(4)；同时，从测量端发射过来的激光先后经过三号扩束准直器(17)、五号四分之一波片(18)和三号偏振分光镜(19)后也射向被测端平衡光电探测单元(4)；

所述被测端平衡光电探测单元(4)的结构是：被测端分光光路(3)输出的激光先后经过五号透镜(20)、三号周期性极化晶体(21)、六号透镜(22)和四号反射镜(24)射向三号双色镜(25)；三号双色镜(25)的反射光射向三号光电探测器(23)，三号双色镜(25)的透射光先后经过七号透镜(26)、四号周期性极化晶体(27)和八号透镜(28)射向四号双色镜(29)；四号双色镜(29)的透射光直接射出系统，四号双色镜(29)的反射光射向四号光电探测器(30)；三号光电探测器(23)和四号光电探测器(30)的输出端连接到二号减法器(54)的输入端；二号减法器(54)的输出端连接到被测端控制单元(5)。

3.根据权利要求2所述的双向飞秒脉冲高精度测距装置，其特征在于：所述一号周期性极化晶体(41)、二号周期性极化晶体(47)、三号周期性极化晶体(21)和四号周期性极化晶体(27)采用的非线性光学材料为碘酸锂。