CN105866788A - 调节飞秒激光器谐振腔实现光学采样的测距装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调节飞秒激光器谐振腔实现光学采样的测距方法，将反射镜放置在参考位置处，计算机同时采集互相关条纹和重复频率变化，通过对互相关条纹做希尔伯特变换，找到互相关条纹包络最高点对应的飞秒激光器的瞬时重复频率，重复频率的变化是通过调节飞秒激光器谐振腔予以实现的，此时，信号源光路的光脉冲和本振源光路的光脉冲完全重合，计算得出反射镜放置在参考位置处的绝对距离，然后，按照同样方法计算第二反射镜位于待测位置时的绝对距离，最终得到被测距离。本发明利用稳定的长光纤作为延迟线，结合飞秒激光器的脉冲时域互相关性，通过调节谐振腔实现光学采样的测距方法及测距系统，能够有效提高测量的精度。

Description

调节飞秒激光器谐振腔实现光学采样的测距装置及方法

技术领域

本发明涉及一种距离测量方法及测距系统，特别是关于一种适用于绝对距离测量的飞秒激光脉冲通过调节谐振腔实现光学采样的测距方法及测距系统。

背景技术

飞秒激光频率梳是指将飞秒脉冲激光器的重复频率和相位偏移频率与频率基准源锁定后的装置。在空间中，光频梳是一系列的脉冲序列(脉宽为若干飞秒)，其频谱等间隔排列谱线，相邻光谱线的频率间隔等于重复频率，这些光谱线覆盖的光谱范围为数十纳米。由于光频梳被精确地锁定到时间频率标准，所以它所有的谱线都具有和参考频率源一样的精度和稳定度。这些与生俱来的优点使得许多科学领域发生变革，例如精密光谱学，折射率测量和绝对距离测量等。在过去的十几年里，科学家们提出许多基于光频梳光源相干性的绝对距离测量方法。在时域，基于互相关条纹的测距方法，早已将测距范围拓展到几百米，同时具有较高的精度，这种测距方法需要线性的光学采样才能获得稳定的条纹。传统上，需要一个位移平台在或长或短的延迟线上线性移动，使得一个脉冲相对于另一脉冲在时间上延迟。这种方法具有以下的缺点：一，系统中包含明显的可移动部件，而且机械振动可能破坏条纹的稳定性；二，由于光脉冲在空间上是离散的，为了找到条纹出现位置而移动合作镜，需要花费大量的努力；三，为了进行任意距离测量，覆盖脉冲与脉冲间隔的较大扫描范围是必须的，这导致较长的扫描时间和较低的更新率，不能满足实时测量。而且连续扫描延迟线过长的话，很难使自由空间光沿延迟线对准。

基于双光梳的异步光学采样技术(Asynchronous optical sampling，ASOPS)，它们的重复频率略微不同，可以克服上述的所有缺点。两个光梳的微小的时间抖动可以忽略，从两个光源发出的脉冲可以完全的相互作用，能够实现线性的光学采样，从而得到互相关条纹。然而，双光梳系统成本极高，结构复杂、庞大，不适合工业现场使用。

调谐激光腔实现光学采样技术(Optical Sampling by Cavity Tuning，OSCAT)是一种稳定的、紧凑的和廉价的方案。这种方法通过调节激光器的重复频率实现快速控制两个脉冲之间的时间延迟，只需要一个飞秒激光器，但是继承了ASOPS主要优点：没有可移动的延迟线，高的更新率和覆盖脉冲与脉冲间隔的扫描范围。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种利用稳定的长光纤作为延迟线，结合飞秒激光器的脉冲时域互相关性，通过调节谐振腔实现光学采样的测距方法及测距系统，能够有效提高测量的精度。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种调节飞秒激光器谐振腔实现光学采样的测距装置，包括一飞秒激光器、一非平衡的空间光路的马赫增德尔型干涉结构、一飞秒激光器的重复频率探测光路、一互相关条纹探测光路和一计算机；所述非平衡的空间光路的马赫增德尔型干涉结构包括第一准直器、第一半波片、第一偏振分束镜、四分之一波片、第一凸透镜、第二凸透镜、第二反射镜、第二半波片、稳定延迟光纤、第二准直器、第三半波片和分束镜；所述飞秒激光器的重复频率探测光路包括第一反射镜、第一光电探测器和计数器；所述互相关条纹探测光路包括第二偏振分束镜和第二光电探测器；所述飞秒激光器发出的光脉冲序列被分为两路，其中：

一路是经过所述第一准直器入射到所述第一半波片后，被所述第一偏振分束镜分为两束：一束是被所述第一偏振分束镜反射的光入射到所述第一反射镜，被所述第一反射镜M1反射到所述第一光电探测器，之后由所述计数器实时记录飞秒激光器的重复频率，这为飞秒激光器的重复频率探测光路；另一束是经所述第一偏振分束镜透射的光，经过四分之一波片，由所述第一凸透镜和第二凸透镜组成的准直扩束装置，扩大光束径后入射到所述第二反射镜上，被第二反射镜反射并依次经过所述第二凸透镜、所述第一凸透镜、所述四分之一波片后，被所述第一偏振分束镜反射到所述第二半波片，穿过第二半波片后入射到所述分束镜，至此这路光作为马赫增德尔干涉结构的信号源光路；

另一路是经过所述稳定延迟光纤后，由所述第二准直器准直扩束转变为空间光后，透过所述第三半波片射向分束镜，这一路光作为马赫增德尔干涉结构的本振源光路；

信号源光路的光脉冲序列和本振源光路的光脉冲序列在所述分束镜处汇合后，合束为同轴传输的光射向所述第二偏振分束镜，穿过所述第二偏振分束镜后，所述信号源光路的光脉冲序列和所述本振源光路的光脉冲序列偏振态相同；所述第二光电探测器探测信号源光路的光脉冲和本振源光路的光脉冲时域互相关条纹；通过旋转第一半波片、第二半波片、第三半波片，改变光的偏振态，从而获得强度最大互相关条纹，计算机采集处理这些条纹计算出被测的距离。

利用上述调节飞秒激光器谐振腔实现光学采样的测距装置进行测距的方法，步骤如下：

步骤一、计算第二反射镜位于参考位置时的绝对距离L₁：将所述第二反射镜放置在参考位置处，并通过微调所述第二反射镜的位置、旋转第二半波片和第三半波片，使得信号源脉冲和本振源脉冲互相关条纹强度达到最大，所述第二光电探测器探测到的信号源光路的光脉冲和本振源光路的光脉冲时域互相关条纹，所述计数器实时记录飞秒激光器的重复频率，计算机同时采集互相关条纹和重复频率变化，其中，重复频率的变化是通过调节飞秒激光器谐振腔予以实现的，通过对互相关条纹做希尔伯特变换，找到互相关条纹包络最高点对应的飞秒激光器的瞬时重复频率f_rep1，此时，所述信号源光路的的光脉冲和所述本振源光路的光脉冲完全重合，绝对距离L₁的表达式如下：

$L_1=\frac{m_1\·c}{f_{rep1}\·n_g}---\left(1\right)$

所述信号源光路的光脉冲序列和所述本振源光路的光脉冲序列在所述第二光电探测器相互作用前所经过的总光程分别为D_Sig1和D_LO，m₁为互相关条纹包络最高点对应的飞秒激光器的瞬时重复频率f_rep1下的D_Sig1和D_LO光程差包含L_pp的数量，n_g是空气的群折射率，c为光在真空中的速度，

$m_1=round\left(\frac{D_{LO}-D_{Sig1}}{L_{pp}}\right)---\left(2\right)$

L_pp为相邻的脉冲光程间隔L_pp＝c/f_rep，f_rep为重复频率变化的平均值；

步骤二、计算第二反射镜位于待测位置时的绝对距离L₂：将所述第二反射镜移到待测位置处，按照步骤一中同样的过程找到互相关条纹包络最高点对应的飞秒激光器的瞬时重复频率f_rep2，绝对距离L₂的表达式如下：

$L_2=\frac{m_2\·c}{f_{rep2}\·n_g}---\left(4\right)$

m₁为互相关条纹包络最高点对应的飞秒激光器的瞬时重复频率f_rep2下的D_Sig2和D_LO光程差包含L_pp的数量；

步骤三、计算待测距离L：

$L=\frac{L_1-L_2}{2}---\left(5\right)$

本发明测距方法中，所述信号源光路的光脉冲序列在所述第二光电探测器相互作用前所经过的总光程D_Sig1或D_Sig2，及所述本振源光路的光脉冲序列在所述第二光电探测器相互作用前所经过的总光程D_LO，通过测量获得。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明利用了长光纤的延迟特性，使测量脉冲和采样脉冲之间有微小的时间延迟，摒弃了传统时域互相关测量方法的机械扫描平台，能够有效的减小机械振动引入的测距误差；

(2)与现有技术中需要一个位移平台在或长或短的延迟线上线性移动相比，本发明通过对飞秒激光器谐振腔的扫描，其机械稳定性相对于位移平台更高，且不存在自由光对准延迟线的困难，采样脉冲的扫描范围与长延迟光纤的长度成正相关性，加大重复频率扫描范围或者增加延迟光纤长度，可以使采样脉冲的扫描范围覆盖整个脉冲与脉冲间隔，实现任意测距。

(3)由于本发明测距方法相对机械移动的测距方法，具有测量速度快，数据更新率高，简单可靠，具有高精度的优点，可以应用在绝对距离测量中。

附图说明

图1是本发明飞秒激光器通过调节谐振腔实现光学采样的测距系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的光谱分布示意图，横坐标为波长，纵坐标光谱强度，其中波长为1560nm，带宽约为55nm。

图3是本发明实施例计数器采得的飞秒激光器的重复频率变化图，实施例中所用飞秒激光器的重复频率为250MHz，重频扫描范围是约1.5KHz。

图4是本发明实施例第二反射镜置于参考位置处，获得的时域互相关条纹，横轴是重复频率减去最小值。

图5是本发明实施例第二反射镜置于参考位置处，获得的时域互相关条纹的希尔伯特变换的原始数据。

图6是图5中原始数据滑动平均后的结果，包络的峰值对应的瞬时重复频率为249.798428MHz。

图7是本发明实施例第二反射镜置于测量位置处，获得的时域互相关条纹。

图8是本发明实施例第二反射镜置于测量位置处，获得的时域互相关条纹的希尔伯特变换原始数据

图9是图8中的原始数据滑动平均后的结果，包络的峰值对应的瞬时重复频率为249.798684MHz。

图中：

SDL-稳定的延迟光纤 C1-第一准直器 C2-第二准直器

HWP1-第一半波片 HWP2-第二半波片 HWP3-第三半波片

QWP-四分之一波片 PBS1-第一偏振分束镜 PBS2-第二偏振分束镜

BS-分束镜 L1-第一凸透镜 L2-第二凸透镜

M1-第一反射镜 M2-第二反射镜 RP-参考位置

PD1-第一光电探测器 PD2-第二光电探测器 L-被测距离

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

如图1所示，本发明一种调节飞秒激光器谐振腔实现光学采样的测距装置，它包括一飞秒激光器、一非平衡的空间光路的马赫增德尔型干涉结构、一飞秒激光器的重复频率探测光路、一互相关条纹探测光路和一计算机。

所述重复频率可以调节的飞秒激光器的重复频率可以在一定的范围内连续改变，实现重频扫描变化；本发明中，飞秒激光器的重复频率为250MHz，其发出的脉冲的光谱如图2所示。

所述非平衡的空间光路的马赫增德尔型干涉结构包括第一准直器C1、第一半波片HWP1、第一偏振分束镜PBS1、四分之一波片QWP、第一凸透镜L1、第二凸透镜L2、第二反射镜M2、第二半波片HWP2、稳定延迟光纤SDL、第二准直器C2、第三半波片HWP3和分束镜BS。

所述飞秒激光器的重复频率探测光路包括第一反射镜C1、第一光电探测器PD1和计数器。

所述互相关条纹探测光路包括第二偏振分束镜PBS2和第二光电探测器PD2。所述飞秒激光器通过连续调节激光器的谐振腔，实现对飞秒激光器的重复频率的连续扫描，当重复频率连续变化时，脉冲与脉冲之间的间隔L_pp也发生连续变化，所述非平衡的空间光路的马赫增德尔型干涉结构中：所述本振源光路含有所述稳定延迟线，所以所述本振源光路的光程比信号源光路的光程大许多，所述本振源光路光脉冲序列和所述信号源光路光脉冲序列在所述第二探测器相遇时，它们之间有时间延迟，所以扫描飞秒激光器的重复频率，引起L_pp也发生连续变化，最终使所述本振源光路光脉冲序列对所述信号源光路光脉冲序列进行光学采样，获得互相关条纹。

所述飞秒激光器发出的光脉冲序列被分为两路，其中：

一路是经过所述第一准直器C1入射到所述第一半波片HWP1后，被所述第一偏振分束镜PBS1分为两束：

一束是被所述第一偏振分束镜PBS1反射的光入射到所述第一反射镜M1，被所述第一反射镜M1反射到所述第一光电探测器PD1，之后由所述计数器实时记录飞秒激光器的重复频率f_rep，这为飞秒激光器的重复频率探测光路；

另一束是经所述第一偏振分束镜PBS1透射的光，经过四分之一波片QWP，由所述第一凸透镜L1和第二凸透镜L2组成的准直扩束装置，扩大光梳直径后入射到所述第二反射镜M2上，被第二反射镜M2反射并依次经过所述第二凸透镜L2、所述第一凸透镜L1、所述四分之一波片QWP后，被所述第一偏振分束镜PBS1反射到所述第二半波片HWP2，穿过第二半波片HWP2后入射到所述分束镜BS，至此这路光作为马赫增德尔干涉结构的信号源光路；

另一路是经过所述稳定延迟光纤SDL后，由所述第二准直器C2准直扩束转变为空间光后，透过所述第三半波片HWP3射向分束镜BS，这一路光作为马赫增德尔干涉结构的本振源光路；

信号源光路的光脉冲序列和本振源光路的光脉冲序列在所述分束镜BS处汇合后，合束为同轴传输的光射向所述第二偏振分束镜PBS2，穿过所述第二偏振分束镜PBS2后，所述信号源光路的光脉冲序列和所述本振源光路的光脉冲序列偏振态相同；所述第二光电探测器PD2探测所述信号源光路的光脉冲序列和所述本振源光路的光脉冲序列时域互相关条纹；通过旋转第一半波片HWP1、第二半波片HWP2、第三半波片HWP3，合理分配经过第一偏振分束镜的反射光和透射光的功率，在保证飞秒激光器的重复频率探测光路正常工作的条件下，改变光的偏振态，并结合调节所述四分之一波片，尽可能的使信号源光路的光功率最大，从而获得强度最大互相关条纹，计算机采集处理这些条纹计算出被测的距离，其具体步骤如下：

步骤一、计算第二反射镜M2位于参考位置RP时的绝对距离L₁：

将所述第二反射镜M2放置在参考位置RP处，并通过微调所述第二反射镜M2的位置、旋转第二半波片HWP2和第三半波片HWP3，使得信号源脉冲和本振源脉冲互相关条纹强度达到最大，所述第二光电探测器PD2探测到的信号源光路的光脉冲序列和本振源光路的光脉冲序列时域互相关条纹，然后调节飞秒激光器的重复频率，重复频率的扫描变化如图3所示，所述计数器实时记录飞秒激光器的重复频率，计算机同时采集互相关条纹和重复频率变化，其中，重复频率的变化是通过调节飞秒激光器谐振腔予以实现的，通过对互相关条纹做希尔伯特变换，找到互相关条纹包络最高点对应的飞秒激光器的瞬时重复频率f_rep1，此时，所述信号源光路的的光脉冲和所述本振源光路的光脉冲完全重合，绝对距离L₁的表达式如下：

$L_1=\frac{m_1\·c}{f_{rep1}\·n_g}---\left(1\right)$

所述信号源光路的光脉冲序列和所述本振源光路的光脉冲序列在所述第二光电探测器PD2相互作用前所经过的总光程分别为D_Sig1和D_LO，m₁为互相关条纹包络最高点对应的飞秒激光器的瞬时重复频率f_rep1下的D_Sig1和D_LO光程差包含L_pp的数量，n_g是空气的群折射率，c为光在真空中的速度，

$m_1=round\left(\frac{D_{LO}-D_{Sig1}}{L_{pp}}\right)---\left(2\right)$

L_pp为相邻的脉冲光程间隔L_pp＝c/f_rep，f_rep为重复频率变化的平均值；

步骤二、计算第二反射镜M2位于待测位置时的绝对距离L₂：

将所述第二反射镜M2移到待测位置处，按照步骤一中同样的过程找到互相关条纹包络最高点对应的飞秒激光器的瞬时重复频率f_rep2，绝对距离L₂的表达式如下：

$L_2=\frac{m_2\·c}{f_{rep2}\·n_g}---\left(4\right)$

m₂为互相关条纹包络最高点对应的飞秒激光器的瞬时重复频率f_rep2下的D_Sig2和D_LO光程差包含L_pp的数量；

步骤三、计算待测距离L：

$L=\frac{L_1-L_2}{2}---\left(5\right)$

本发明中，所述信号源光路的光脉冲序列在所述第二光电探测器PD2相互作用前所经过的总光程D_Sig1或D_Sig2，及所述本振源光路的光脉冲序列在所述第二光电探测器PD2相互作用前所经过的总光程D_LO，通过测量获得，其中，稳定的延迟光纤SDL可以利用光频域反射计测量获得。

采用本发明测距方法时，当连续改变所述飞秒激光器的重复频率时，由于所述稳定延迟线引起所述信号源脉冲和所述本振源脉冲在所述第二探测器相遇时微小的时间延迟，所造成的位移d可以表示为

$d=m\·\frac{c}{n_g}\·(\frac{1}{f_{rep}}-\frac{1}{f_{rep}+\mathrm{\Δ}f})=m\·\frac{c}{n_g}\·\frac{\mathrm{\Δ}f}{f_{rep}^2}---\left(2\right)$

f_rep是重复频率，Δf是重复频率变化量，当d的变化范围大于L_pp时，因此，本发明可以实现任意距离的测量，即m·Δf>f_rep。

其中，m为互相关条纹包络最高点对应的飞秒激光器的瞬时重复频率f_rep下的D_Sig和D_LO光程差包含L_pp的数量，利用本发明进行测距时，在开始测量前，可以先分别粗略测出D_Sig和D_LO，主要保证测量误差小于L_pp，利用本发明测距方法就可以准确的计算出m。以后第二反射镜每远离L_pp/2，对应的m值是原有的数值减1即可。

实施例：

飞秒激光器的中心波长为1560nm，光梳发出的脉冲脉宽为90fs,对应的光谱宽度约为55nm。按照上述测距步骤，首先第二反射镜M2置于参考位置RP处，获得的时域互相关条纹的希尔伯特变换，本实施例在初始位置处计算得到的m＝140，如图4、5、6所示，包络的峰值对应的瞬时重复频率为249.798428MHz。第二反射镜置于测量位置处，获得的时域互相关条纹的希尔伯特变换，如图7、8、9所示，包络的峰值对应的瞬时重复频率为249.798684MHz。此时，被测距离L小于L_pp/2，m不变。测量环境参数计算得到的空气群折射率为1.0002596。则被测距离为：

$L=\frac{L_1-L_2}{2}=\frac{m\·c}{n_g}(\frac{1}{f_{rep1}}-\frac{1}{f_{rep2}})=172.146\mathrm{\μ}m$

通过大长度测距实验得到47m范围内，测距结果和参考测距仪结果相比，测距精度为10μm，相对测距精度为2×10^-7。通过本发明的实施例可以看出通过本发明提出的方法可以实现大范围、高精度的测距。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和实施方法的步骤等都是可以有所变化的，另外各光学元件可以采用常用的支架进行支撑固定，且光学元件的位置等都是可以有所变化的，只要满足本发明的光路传播条件即可，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (3)

1.一种调节飞秒激光器谐振腔实现光学采样的测距装置，其特征在于：它包括一飞秒激光器、一非平衡的空间光路的马赫增德尔型干涉结构、一飞秒激光器的重复频率探测光路、一互相关条纹探测光路和一计算机；

所述非平衡的空间光路的马赫增德尔型干涉结构包括第一准直器(C1)、第一半波片(HWP1)、第一偏振分束镜(PBS1)、四分之一波片(QWP)、第一凸透镜(L1)、第二凸透镜(L2)、第二反射镜(M2)、第二半波片(HWP2)、稳定延迟光纤(SDL)、第二准直器(C2)、第三半波片(HWP3)和分束镜(BS)；

所述飞秒激光器的重复频率探测光路包括第一反射镜(C1)、第一光电探测器(PD1)和计数器；

所述互相关条纹探测光路包括第二偏振分束镜(PBS2)和第二光电探测器(PD2)；

所述飞秒激光器发出的光脉冲序列被分为两路，其中：

一路是经过所述第一准直器(C1)入射到所述第一半波片(HWP1)后，被所述第一偏振分束镜(PBS1)分为两束：

一束是被所述第一偏振分束镜(PBS1)反射的光入射到所述第一反射镜(M1)，被所述第一反射镜(M1)反射到所述第一光电探测器(PD1)，之后由所述计数器实时记录飞秒激光器的重复频率，这为飞秒激光器的重复频率探测光路；

另一束是经所述第一偏振分束镜(PBS1)透射的光，经过四分之一波片(QWP)，由所述第一凸透镜(L1)和第二凸透镜(L2)组成的准直扩束装置，扩大光束径后入射到所述第二反射镜(M2)上，被第二反射镜(M2)反射并依次经过所述第二凸透镜(L2)、所述第一凸透镜(L1)、所述四分之一波片(QWP)后，被所述第一偏振分束镜(PBS1)反射到所述第二半波片(HWP2)，穿过第二半波片(HWP2)后入射到所述分束镜(BS)，至此这路光作为马赫增德尔干涉结构的信号源光路；

另一路是经过所述稳定延迟光纤(SDL)后，由所述第二准直器(C2)准直扩束转变为空间光后，透过所述第三半波片(HWP3)射向分束镜(BS)，这一路光作为马赫增德尔干涉结构的本振源光路；

信号源光路的光脉冲序列和本振源光路的光脉冲序列在所述分束镜(BS)处汇合后，合束为同轴传输的光射向所述第二偏振分束镜(PBS2)，穿过所述第二偏振分束镜(PBS2)后，所述信号源光路的光脉冲序列和所述本振源光路的光脉冲序列偏振态相同；所述第二光电探测器(PD2)探测信号源光路的光脉冲和本振源光路的光脉冲时域互相关条纹；通过旋转第一半波片(HWP1)、第二半波片(HWP2)、第三半波片(HWP3)，改变光的偏振态，从而获得强度最大互相关条纹，计算机采集处理这些条纹计算出被测的距离。

2.一种调节飞秒激光器谐振腔实现光学采样的测距方法，其特征在于：利用如权利要求1所述调节飞秒激光器谐振腔实现光学采样的测距装置；并按照如下步骤：

步骤一、计算第二反射镜(M2)位于参考位置(RP)时的绝对距离L₁：

将所述第二反射镜(M2)放置在参考位置(RP)处，并通过微调所述第二反射镜(M2)的位置、旋转第二半波片(HWP2)和第三半波片(HWP3)，使得信号源脉冲和本振源脉冲互相关条纹强度达到最大，所述第二光电探测器(PD2)探测到的信号源光路的光脉冲和本振源光路的光脉冲时域互相关条纹，所述计数器实时记录飞秒激光器的重复频率，计算机同时采集互相关条纹和重复频率变化，其中，重复频率的变化是通过调节飞秒激光器谐振腔予以实现的，通过对互相关条纹做希尔伯特变换，找到互相关条纹包络最高点对应的飞秒激光器的瞬时重复频率f_rep1，此时，所述信号源光路的的光脉冲和所述本振源光路的光脉冲完全重合，绝对距离L₁的表达式如下：

$L_1=\frac{m_1\·c}{f_{rep1}\·n_g}---\left(1\right)$

所述信号源光路的光脉冲序列和所述本振源光路的光脉冲序列在所述第二光电探测器(PD2)相互作用前所经过的总光程分别为D_Sig1和D_LO，m₁为互相关条纹包络最高点对应的飞秒激光器的瞬时重复频率f_rep1下的D_Sig1和D_LO光程差包含L_pp的数量，n_g是空气的群折射率，c为光在真空中的速度，

$m_1=round\left(\frac{D_{LO}-D_{Sig1}}{L_{pp}}\right)---\left(2\right)$

L_pp为相邻的脉冲光程间隔L_pp＝c/f_rep，f_rep为重复频率变化的平均值；

步骤二、计算第二反射镜(M2)位于待测位置时的绝对距离L₂：

将所述第二反射镜(M2)移到待测位置处，按照步骤一中同样的过程找到互相关条纹包络最高点对应的飞秒激光器的瞬时重复频率f_rep2，绝对距离L₂的表达式如下：

$L_2=\frac{m_2\·c}{f_{rep2}\·n_g}---\left(4\right)$

m₁为互相关条纹包络最高点对应的飞秒激光器的瞬时重复频率f_rep2下的D_Sig2和D_LO光程差包含L_pp的数量；

步骤三、计算待测距离L：

$L=\frac{L_1-L_2}{2}---\left(5\right)$

3.根据权利要求2所述调节飞秒激光器谐振腔实现光学采样的测距方法，其特征在于，所述信号源光路的光脉冲序列在所述第二光电探测器(PD2)相互作用前所经过的总光程D_Sig1或D_Sig2，及所述本振源光路的光脉冲序列在所述第二光电探测器(PD2)相互作用前所经过的总光程D_LO，通过测量获得。