CN107728157B - 一种高精度线性调频激光测距系统的全光纤光路结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于工程测量技术领域，具体涉及一种高精度线性调频激光测距系统的全光纤光路结构。包括光纤耦合透镜组、光纤输入输出双向端口、光纤输入端口、光纤输出端口、光纤环形器、指示激光光源、激光种子光源、激光泵浦光源、参考光探测器和测量光探测器；光纤耦合透镜组通过光纤输入输出双向端口与光纤环形器连接，指示激光光源、激光种子光源和激光泵浦光源分别通过光纤输入端口与光纤环形器连接，参考光探测器和测量光探测器分别通过光纤输出端口与光纤环形器连接。本发明克服了空间光路和光纤光路各自的缺点，汲取了各自的优点，能够解决高精度线性调频激光测距系统易受环境变化影响的问题。

Description

一种高精度线性调频激光测距系统的全光纤光路结构
技术领域
本发明属于工程测量技术领域，具体涉及一种高精度线性调频激光测距系统的全光纤光路结构。
背景技术
高精度线性调频激光测距系统因测量范围大、精度高、非接触、非合作目标等显著优势，广泛应用于航天、航空、汽车、船舶等大型先进设备制造领域。高精度线性调频激光测距用到光路结构一般有空间光路和光纤光路结构两种。光纤光路结构相对与传统的空间光路结构具有质量轻、占用空间少、安装调试方便、维护便捷等特点。然而，光纤光路容易受所处环境的温度、湿度等不稳定因素的影响，造成光在光纤中传输的时间发生变化，进而会造成高精度线性调频激光测距系统测量精度的降低。因此，不论空间光路还是光纤光路都存在着稳定性的问题。
在高精度的测量场合，要求测距精度为微米级、并且测量环境并不是理想的，随着测量环境的变化，测量系统所处的温湿度都会发生变化。为了克服测量环境的变化的影响，一般规定使用环境的温湿度等条件，以提高高精度线性调频激光测距系统光路的稳定性，保证测量精度。这种方法对使用环境比较苛刻的室内是可以满足的，但对应用范围造成限制。因此，需要对内部容易受温湿度影响的光路采取防护措施。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度线性调频激光测距系统的全光纤光路结构，以解决高精度线性调频激光测距系统易受环境变化影响的问题。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种高精度线性调频激光测距系统的全光纤光路结构，包括光纤耦合透镜组、光纤输入输出双向端口、光纤输入端口、光纤输出端口、光纤环形器、指示激光光源、激光种子光源、激光泵浦光源、参考光探测器和测量光探测器；光纤耦合透镜组通过光纤输入输出双向端口与光纤环形器连接，指示激光光源、激光种子光源和激光泵浦光源分别通过光纤输入端口与光纤环形器连接，参考光探测器和测量光探测器分别通过光纤输出端口与光纤环形器连接。
所述的光纤环形器放置在恒温湿度结构中。
所述的光纤耦合透镜组将指示激光与测量激光进行聚焦并发射到空间中进行测量，同时接收由目标反射回来的回波激光，并耦合进光纤环形器中。
所述的指示激光光源指示被测量物所处的位置。
所述的激光种子光源产生线性连续波调频激光。
所述的激光泵浦光源将激光种子光源进行放大。
所述的参考光探测器探测光纤环路内部激光，一方面用于探测线性调频连续波激光的非线性度，以进行补偿处理，另一方面用于配合测量光探测信号进行距离信息的解调。
所述的测量光探测器对接收到的回波信号进行探测，进行距离信号的解算。
所述的光纤环形器将进入其中的激光光束导向相应的输入输出光路端口。
本发明所取得的有益效果为：
本发明克服了空间光路和光纤光路各自的缺点，汲取了各自的优点。所有的光纤输入输出端口全部接入光纤环形器中，激光光束进入激光环形器被导向相应的输入输出光路端口。光纤环形器端口中配置有输入/输出双向端口、输入端口和输出端口，并放置在恒温湿度结构中，保证光纤在一定的温湿度范围内稳定的工作，提高了光路结构的稳定性，提高了系统环境适应性，减少了系统的测量误差源。
附图说明
图1为高精度线性调频激光测距系统的全光纤光路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明所述高精度线性调频激光测距系统的全光纤光路结构包括光纤耦合透镜组、光纤输入输出双向端口、光纤输入端口、光纤输出端口、恒温湿度结构、光纤环形器、指示激光光源、激光种子光源、激光泵浦光源、参考光探测器和测量光探测器；光纤耦合透镜组通过光纤输入输出双向端口与光纤环形器连接，指示激光光源、激光种子光源和激光泵浦光源分别通过光纤输入端口与光纤环形器连接，参考光探测器和测量光探测器分别通过光纤输出端口与光纤环形器连接，光纤环形器放置在恒温湿度结构中。
激光光束进入光纤环形器被导向相应的输入输出光路端口。恒温湿度结构保证光纤在一定的温湿度范围内稳定的工作，提高了光路结构的稳定性。光纤耦合透镜组端口为光纤输入输出双向端口，一方面负责将指示激光与测量激光进行聚焦并发射到空间中进行测量，另一方面负责接收由目标反射回来的回波激光，并耦合进光纤环形器中；指示激光光源为激光耦合输入端口，负责指示被测量物所处的大概位置，方便观测；激光种子光源为激光耦合输入端口，负责产生线性连续波调频激光；激光泵浦光源为激光输入端口，负责将激光种子光源进行放大，使测量距离更远；参考光探测器为激光输出端口，负责探测光纤环路内部激光，一方面用于探测线性调频连续波激光的非线性度，以进行补偿处理，另一方面用于配合测量光探测信号进行距离信息的解调；测量光探测器为激光输出端口，负责对接收到的回波信号进行探测，进行距离信号的解算。

Claims (5)

1.一种高精度线性调频激光测距系统的全光纤光路结构，其特征在于：包括光纤耦合透镜组、光纤输入输出双向端口、光纤输入端口、光纤输出端口、光纤环形器、指示激光光源、激光种子光源、激光泵浦光源、参考光探测器和测量光探测器；光纤耦合透镜组通过光纤输入输出双向端口与光纤环形器连接，指示激光光源、激光种子光源和激光泵浦光源分别通过光纤输入端口与光纤环形器连接，参考光探测器和测量光探测器分别通过光纤输出端口与光纤环形器连接；所述的指示激光光源指示被测量物所处的位置；所述的激光种子光源产生线性连续波调频激光；所述的激光泵浦光源将激光种子光源进行放大；所述的参考光探测器探测光纤环路内部激光，一方面用于探测线性调频连续波激光的非线性度，以进行补偿处理，另一方面用于配合测量光探测信号进行距离信息的解调。
2.根据权利要求1所述的高精度线性调频激光测距系统的全光纤光路结构，其特征在于：所述的光纤环形器放置在恒温湿度结构中。
3.根据权利要求1所述的高精度线性调频激光测距系统的全光纤光路结构，其特征在于：所述的光纤耦合透镜组将指示激光与测量激光进行聚焦并发射到空间中进行测量，同时接收由目标反射回来的回波激光，并耦合进光纤环形器中。
4.根据权利要求1所述的高精度线性调频激光测距系统的全光纤光路结构，其特征在于：所述的测量光探测器对接收到的回波信号进行探测，进行距离信号的解算。
5.根据权利要求1所述的高精度线性调频激光测距系统的全光纤光路结构，其特征在于：所述的光纤环形器将进入其中的激光光束导向相应的输入输出光路端口。
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