CN109839644B - 基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距方法及系统，该方法的步骤为：S1、产生同时输出的两个不同重复频率的飞秒光梳，两个不同重复频率为f_r1与f_r2，并通过稳频控制将重复频率锁定至原子钟；S2、两个飞秒光梳的光束通过干涉仪光路模块后，测量光梳脉冲返回光(参考光和测量光)和本地光梳脉冲的正交偏振分量，组合产生两组偏振方向互相垂直的飞秒激光脉冲对；S3、产生参考和测量两路光学平衡互相关信号；在实施例中可以由飞秒脉冲互相关分析单元来产生；S4、对平衡互相关信号进行高速数字信号分析处理，得到测距结果。该系统为用来执行上述方法的装置。本发明具有测距量程大、更新速度快、测量精度高、操作简便等优点。

Description

基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距方法及系统

技术领域

本发明主要涉及到激光精密测距技术领域，特指一种基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距方法及系统。

背景技术

激光测距相比于微波测距等其他方法，以其方向性强、单色性好、灵敏度和分辨率高、测距模式灵活多样等优势，已在尺寸测量、定位安装、系统校正、计量标定等方面得到广泛应用，是目前精度最高的距离测量手段。随着大型装备精密制造和超精加工技术的发展，先进制造业的发展瓶颈之一已转化为寻求大尺寸精密测量和定位技术的新突破，具体表现为对大量程高精度实时测距的迫切需求，如大口径天文望远镜的制造、大型超精加工机床的装配和在线检测、雷达天线的距离监测、大飞机和船舶的制造等，其测量尺寸范围一般从几米到几十米。由于这些大型装备和零部件在制造和装配时要求的测量精度非常高，而生产和测量环境又比较恶劣，因此无法使用精密导轨来进行传统激光干涉位移测量。此外，在测量过程中还普遍存在固定安装困难和光路阻断等问题，因此传统的激光干涉位移测量已难以满足现阶段的应用需求，迫切需要兼具大量程、高精度、实时快速和能防光路扰断等优点的绝对距离测量来弥补传统测量的不足。

近年来，一种由锁模技术产生的超快激光光源—飞秒光梳的出现不仅实现了微波频标与光学频率的直接连接，极大地提高了时间频率及其相关物理量的精密测量，而且直接推动了高精度绝对测距技术的革新。飞秒光梳以其极窄脉冲、超宽频谱、高峰值能量和高稳定重复频率等特性，可以直接作为获取距离信息的测量光源来实现诸多相干和非相干测距方法。在这些方法中，双光梳测距法以其潜在的测量精度高、非模糊度量程范围大和更新速度快等优势，被认为是目前最具应用潜力和价值的光梳绝对测距方法。

双光梳测距法最早由美国国家标准计量局(NIST)的科学家I.Coddington等人提出，利用重复频率略有偏差的本地光梳对测量光梳在干涉仪光路中的参考信号和测量信号进行异步采样，通过分析脉冲飞行时间和电场域的干涉条纹，从而实现高精度绝对测距，测量过程比较复杂，难以实现快速测距。

有从业者提出一种技术方案“基于非线性光学采样的飞秒激光绝对测距装置及方法”(发明人张弘元和李岩等)对I.Coddington的方法进行了改进，利用基于BBO非线性晶体的光学倍频技术来实现双光梳干涉信号的强度互相关分析，提高了测量的速度和脉冲时间的准确度，但该方法易受光强波动等干扰因素的影响。如何更好更快地提取双光梳干涉信号及其对应的信号处理是目前解决高精度、快速高效和抗干扰性等问题的关键所在。

另有从业者(天津大学秦鹏和宋有建)等利用单光梳测量和参考信号的平衡互相关分析将距离锁定至重复频率，实现了高精度绝对测距，但其可测量的范围有限，且存在较大的测量盲区。由此可见，尽管双光梳测距法优点突出，但现阶段的所有双光梳绝对测距方法均建立在产生两台相对独立的飞秒光梳基础上，系统成本较高，严重制约了其潜在的工程实用价值及实际的推广应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、操作简便、测量精度高的基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距方法，其特征在于，步骤为：

S1、产生同时输出的两个不同重复频率的飞秒光梳，两个不同重复频率为f_r1与f_r2，并通过稳频控制将重复频率锁定至原子钟；

S2、两个飞秒光梳的光束通过干涉仪光路模块后，测量光梳脉冲返回光(参考光和测量光)和本地光梳脉冲的正交偏振分量，组合产生两组偏振方向互相垂直的飞秒激光脉冲对；

S3、产生参考和测量两路光学平衡互相关信号；在实施例中可以由飞秒脉冲互相关分析单元来产生；

S4、对平衡互相关信号进行高速数字信号分析处理，得到测距结果。

作为本发明方法的进一步改进：在步骤S1中采用基于光纤环形单腔的双飞秒光梳输出光源。

作为本发明方法的进一步改进：所述基于光纤环形单腔的双飞秒光梳输出光源中在激光输出环节采用2×2耦合器，最终环形腔从2×2耦合器同时输出逆时针运行飞秒激光和顺时针运行飞秒激光，逆时针运行飞秒激光的重复频率为f_r1，顺时针运行飞秒激光的重复频率为f_r2，重复频率f_r1与f_r2存在一个微小偏差量Δf_r。

本发明进一步提供一种基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距系统，其包括：

测控单元，用于对平衡互相关信号进行高速数字信号分析处理，得到测距结果；

基于光纤环形单腔的双飞秒光梳输出光源，用来产生同时输出的两个不同重复频率的飞秒光梳；

干涉仪光路模块，用来测量光梳脉冲返回光(参考光和测量光)和本地光梳脉冲的正交偏振分量，组合产生两组偏振方向互相垂直的飞秒激光脉冲对；

飞秒脉冲互相关分析单元，用来完成飞秒脉冲高精度时延的转化探测，经过飞秒脉冲互相关分析单元将同时产生参考和测量两路光学平衡互相关信号。

作为本发明装置的进一步改进：所述基于光纤环形单腔的双飞秒光梳输出光源中在激光输出环节采用2×2耦合器，最终环形腔从2×2耦合器同时输出逆时针运行飞秒激光和顺时针运行飞秒激光，逆时针运行飞秒激光的重复频率为f_r1，顺时针运行飞秒激光的重复频率为f_r2，重复频率f_r1与f_r2存在一个微小偏差量Δf_r。

作为本发明装置的进一步改进：所述干涉仪光路模块，双光梳光源输出的重复频率为f_r1的第一飞秒光梳作为测量光经过准直透镜、二分之一波片转化为自由空间椭圆偏振光，经过PBS₁后将分离为垂直分量(·)线偏振光进行反射和水平分量(I)线偏振进行透射，再分别经过四分之一波片和CC(参考光路CC₁、参考光路CC₂)反射后在PBS₁上进行会合，此时，经参考光路和测量光路返回光分别转变为水平偏振(I)光和垂直偏振(·)光；测量光梳的返回光和本地光梳(重复频率为f_r2的输出光梳2)在PBS₂处进行会合，各自的垂直偏振和水平偏振光经过PBS₂后进行分离，最后本地光梳的水平分量和参考光、本地光梳的垂直分量和测量光分别同时进入飞秒脉冲互相关单元进行互相关信号的转化和探测。

作为本发明装置的进一步改进：所述飞秒脉冲互相关分析单元包括两个相同且并列的光学平衡互相关分析器，所述光学平衡互相关分析器包括双色镜、聚焦棱镜、反射镜、周期性非极化晶体和平衡探测器。

作为本发明装置的进一步改进：所述测量光梳脉冲返回光和本地光梳脉冲为偏振方向互相垂直的两个激光脉冲，同时经过双色镜透射后入射到周期性极化晶体，当两个脉冲发生重叠时将在极化晶体上产生强度互相关二次谐波信号，透过晶体后的成分包括原波长脉冲和互相关二次谐波信号，互相关信号通过双色镜透射出去，而剩余的两个原波长脉冲的通过双色镜返回后又一次在晶体上发生互相关，从而再次得到反向的、具有微小时延的互相关二次谐波信号，将这两个正向和反向互相关信号同时送入平衡光电探测器的两个输入端，最后得到两探测器的电压差，即光学平衡互相关信号。

作为本发明装置的进一步改进：所述测控单元采用信号处理、采集、计算及数显一体化模块，用来对两路光学平衡互相关信号的处理、采集，通过测距算法实时计算目标距离值，并对结果进行最终的显示和存储。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明采用单腔双向飞秒光梳的一体化结构，由单腔双飞秒光梳输出光源代替两台独立的飞秒光梳光源来开展双光梳绝对测距研究，将大大简化测量装置，有利于测量系统的模块化和仪器化，特别是还将显著降低系统成本。

2、本发明双光梳输出光源产生于同一个光纤环形腔，光梳与光梳本身的互相关性及抗扰动能力较好，从而更好地保证双光梳光束的脉冲相干性，抑制腔内共模噪声，提高互相关干涉信号的质量和信噪比。

3、本发明在双光梳干涉测距中引入光学平衡互相关分析技术，利用非线性光学互相关将两个超短脉冲信号在时域的相对微小时延转化为谐波对应的光强信号，能够有效提高脉冲时延测量精度、信号处理速度和实时测量能力，同时还能消除信号强度变化带来的测量影响，增强了测距系统的稳定性和抗干扰能力。

4、本发明通过光、机、电的一体化结构的融合设计，形成大量程、高精度、可操作性强、成本低、更新速度快、无测量盲区的实时绝对测距技术，将推动飞秒光梳绝对测距技术向工程实用化转变。

5、本发明涉及的测量方法及系统具有非模糊度量程大、测量精度高、可操作性强、成本低、实时测量更新速度快、无测量盲区和易于现场仪器化等特点，有望弥补传统激光干涉位移测量的技术缺陷，适合于半导体工业、超精加工、装备制造和空间技术等大尺寸精密测量领域。

附图说明

图1是本发明在具体实施例中一种基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距系统示意图。

图2是本发明在具体实施例中单腔双飞秒光梳输出光源的重复频率锁定原理示意图。

图3是本发明在具体实施例中双光梳干涉的结果示意图。

图4是本发明在具体实施例中双光梳干涉绝对测距原理示意图。

图5是本发明在具体实施例中BOCC分析器的基本光学结构及其工作原理。

图6是本发明在具体实施例中基于BOCC信号的测距模式示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

结合图1所示，本发明的基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距方法，其步骤为：

S1、产生同时输出的两个不同重复频率的飞秒光梳，两个不同重复频率为f_r1与f_r2，并通过稳频控制将重复频率锁定至原子钟；在实施例中可以由基于光纤环形单腔的双飞秒光梳输出光源来产生；

S2、两个飞秒光梳的光束通过干涉仪光路模块后，测量光梳脉冲返回光(参考光和测量光)和本地光梳脉冲的正交偏振分量，组合产生两组偏振方向互相垂直的飞秒激光脉冲对；在实施例中可以作为飞秒脉冲互相关分析单元的两个输入；

S3、产生参考和测量两路光学平衡互相关信号；在实施例中可以由飞秒脉冲互相关分析单元来产生。

S4、对平衡互相关信号进行高速数字信号分析处理，并对测距结果进行实时显示和存储。

如图1所示，本发明进一步提供一种用来实施上述方法的基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距系统，其包括基于光纤环形单腔的双飞秒光梳输出光源、干涉仪光路模块、飞秒脉冲互相关分析单元和测控单元。其中图中的各部件为：EDF：掺铒光纤；PZT：压电陶瓷；SA：饱和吸收体；PC：偏振控制器；LD：激光器；WDM：波分复用；C：准直器；M：反射镜；PBS：偏振分光器；CC：角锥反射器；λ/4：四分之一波片；λ/2：二分之一波片；L：棱镜；PPKTP：周期性极化晶体；PD：探测器；DM：双色镜。其中：

测控单元，采用信号处理、采集、计算及数显一体化模块，包括滤波整形、采样和高速数字信号处理等环节，实现对两路光学平衡互相关信号的处理、采集，通过测距算法实时计算目标距离值，并对结果进行最终的显示和存储。

基于光纤环形单腔的双飞秒光梳输出光源，包括泵浦光、波分复用器、掺铒光纤、光纤压电陶瓷拉伸器、偏振控制器、饱和吸收块和光纤耦合器等器件。双飞秒光梳输出光源的不同之处主要体现在两点，一是这里的饱和吸收体不是传统SESAM器件，而是可嵌入式的高分子材料饱和吸收体，如碳纳米管和石墨烯等，从而确保了飞秒锁模在全光纤结构的实现；二是双输出结构从经典环形腔中摘除了限制方向的光隔离器，并在激光输出环节采用2×2耦合器替代了较常见的1×2耦合器，最终环形腔从2×2耦合器同时输出逆时针运行飞秒激光(重复频率为f_r1)和顺时针运行飞秒激光(重复频率为f_r2)；由于光梳在环形腔正向和反向运行光路呈现非对称性，重复频率f_r1与f_r2存在一个微小偏差量Δf_r。由于系统测距精度与重复频率的测量精度紧密相关，为了实现高精度测量，这里需要对双飞秒光梳的重复频率进行锁定。如图2所示，通过对双光梳重复频率的探测，然后以原子钟基准频率为频率源进行频率合成与锁相控制，最终通过锁相误差信号控制载有PZT的光纤拉伸器来改变飞秒光梳腔长，进而实现脉冲重复频率的锁定。

干涉仪光路模块，双光梳光源输出的重复频率为f_r1的第一飞秒光梳作为测量光经过准直透镜、二分之一波片转化为自由空间椭圆偏振光，经过PBS₁后将分离为垂直分量(·)线偏振光进行反射和水平分量(I)线偏振进行透射，再分别经过四分之一波片和CC(参考光路CC₁、参考光路CC₂)反射后在PBS₁上进行会合，此时，经参考光路和测量光路返回光分别转变为水平偏振(I)光和垂直偏振(·)光。测量光梳的返回光和本地光梳(重复频率为f_r2的输出光梳2)在PBS₂处进行会合，各自的垂直偏振和水平偏振光经过PBS₂后进行分离，最后本地光梳的水平分量和参考光、本地光梳的垂直分量和测量光分别同时进入飞秒脉冲互相关单元进行互相关信号的转化和探测。

飞秒脉冲互相关分析单元，用来完成飞秒脉冲高精度时延的转化探测，它主要由两个相同且并列的光学平衡互相关分析器组成，光学平衡互相关分析器包括双色镜、聚焦棱镜、反射镜、周期性非极化晶体和平衡探测器。测量光梳脉冲返回光(参考光和测量光已由PBS₂分离开)和本地光梳脉冲为偏振方向互相垂直的两个激光脉冲，同时经过双色镜透射后入射到周期性极化晶体，当两个脉冲发生重叠时将在极化晶体上产生强度互相关二次谐波信号，由于晶体的双折射效应，透过晶体后的成分包括原波长脉冲和互相关二次谐波信号，互相关信号通过双色镜透射出去，而剩余的两个原波长脉冲的通过双色镜返回后又一次在晶体上发生互相关，从而再次得到反向的、具有微小时延的互相关二次谐波信号，将这两个正向和反向互相关信号同时送入平衡光电探测器的两个输入端，最后得到两探测器的电压差，称为光学平衡互相关信号。经过飞秒脉冲互相关分析单元将同时产生参考和测量两路光学平衡互相关信号。

上述飞秒脉冲互相关分析单元所利用的理论知识为双光梳脉冲的互相关分析。飞秒脉冲互相关分析单元主要完成飞秒脉冲高精度时延的转化探测，所利用的理论知识为双光梳脉冲的互相关分析。当一对具有不同重复频率的飞秒光梳在时域相互作用时，由于两台飞秒光梳脉冲存在重复频率差Δf_r，测量光梳脉冲与本地光梳发生周期性重叠与分离，进而产生周期性干涉信号。实质是应用线性光学降采样技术，用本地光梳对测量光梳脉冲信号进行采样，双光梳干涉原理如图3所示。图中测量飞秒光梳的重复频率为f_r1，本地飞秒光梳的重复频率为f_r2，两个脉冲串在某个时刻(对应各自的某个脉冲)发生完全重合，然后又逐渐远离，而两个脉冲串发生重叠的区域将产生双光梳干涉信号，完全重合位置对应干涉信号最强位置，而脉冲重叠周期τ由重复频率差Δf_r决定。

当考虑到测量光梳返回的参考脉冲和测量脉冲将分别与本地光梳发生相干时，将产生两组周期性干涉信号，称为参考干涉信号和测量干涉信号，且干涉信号的时域间隔与参考脉冲和测量脉冲本身的间隔线性对应。不妨设参考脉冲序列的第m₀个脉冲刚好与本地光梳的第n₀个脉冲完全重合，测量脉冲相对于参考脉冲存在群延迟ΔT，这里先考虑ΔT<T_r1，假设本地光梳脉冲需要再经过k个脉冲之后才与测量脉冲重合，即第n₀+k个脉冲与返回测量脉冲完全重合，则两次重合所需时间Δτ可用本地光梳的重复时间进行表示，即Δτ＝kT_r2，如图4所示。那么所对应的群延迟ΔT可表示为：

根据时延与距离关系，则脉冲间隔所对应的距离量L_s可表示为：

式中c为真空中光速；考虑整周期时延的情况和大气群折射率的补偿，最终被测距离L可表示为：

n_g为大气群折射率，Δτ通过分析两组干涉信号中心位置的时间差获得，N为整周期时延的数量，可通过粗测距离来直接获取，该公式概括了双光梳干涉测距的基本原理。

那么，在具体应用实例中，本发明中的飞秒脉冲互相关分析单元是利用光学平衡互相关(BOCC)分析器来具体实现对双光梳干涉信号的探测。BOCC分析器的基本光学结构及其工作原理如图5所示：测量光梳返回脉冲(返回参考光或返回测量光)和本地光梳脉冲在光偏振方向上互相垂直，同时经过双色镜(DM)透射后入射到周期性极化晶体(PPKTP)，当两个脉冲发生重叠时将在PPKTP上产生强度互相关二次谐波信号(波长减半)，且谐波信号的强度由参考和测量脉冲间的重叠程度增加而加强。由于晶体的双折射效应，透过晶体后的成分包括原波长脉冲和互相关二次谐波信号，互相关信号通过DM透射出去，而剩余的两个原波长脉冲的通过DM返回后又一次在晶体上发生互相关，从而得到具有微小时延的反向互相关二次谐波信号，再将这两个正向和反向互相关信号同时送入平衡光电探测器的两个输入端，最后得到两个互相关信号的电压差，这里称为BOCC信号。

在实际测量过程中，只有当返回的参考和测量脉冲存在时域发生重叠时才会产生谐波信号，且当两个脉冲相互接近时，它们之间的时延与BOCC信号呈高度线性对称关系，其完全重合点将对应BOCC信号中心零点。采用BOCC技术可以消除脉冲强度变化对测量的影响，使平衡互相关信号与初始相对时延严格对应，也就是说不论测量光梳和本地光梳的光强如何波动，也不论测量路返回光的光强如何不稳定，都不会影响BOCC信号中心零点的准确获取，这是相比其他双光梳测距方法进行信号处理的突出优势。

由于互相关分析单元采用两个相同且并列的光学平衡互相关分析器分别同时对参考和测量干涉信号进行探测，因此经过飞秒脉冲互相关分析单元将同时产生参考和测量两路BOCC信号。图6给出了基于参考BOCC信号和测量BOCC信号的测距示意图，图中Δτ和τ分别为相邻两个BOCC信号中心零点的时间差值和BOCC信号的重复周期(与重复频率差Δf_r的倒数对应)。由前面的双光梳干涉测距分析可知，一旦双光梳的重复频率锁定，即f_r1和Δf_r为固定量，那么只需测量Δτ，那么就能根据公式(6)得到非模糊度量程c/2f_r1内的距离信息。对BOCC信号处理获取Δτ的方法很多，考虑到BOCC信号的中心零点对应脉冲完全重合的时刻和灵敏度高的特点，本实施例中主要采用过零比较的方式，作为较佳的实施例，对图6中的两组BOCC信号进行高速信号分析处理，最终获取高精度的时延信息。当然可以理解，其他形式也应当在本发明的保护范围之内。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距方法，其特征在于，步骤为：

S1、产生同时输出的两个不同重复频率的飞秒光梳，两个不同重复频率为f_r1与f_r2，并通过稳频控制将重复频率锁定至原子钟；

S2、两个飞秒光梳的光束通过干涉仪光路模块后，测量光梳脉冲返回光和本地光梳脉冲的正交偏振分量，组合产生两组偏振方向互相垂直的飞秒激光脉冲对；所述光梳脉冲返回光包括参考光和测量光；

S3、产生参考和测量两路光学平衡互相关信号；

S4、对平衡互相关信号进行高速数字信号分析处理，得到测距结果。

2.根据权利要求1所述的基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距方法，其特征在于，在步骤S1中采用基于光纤环形单腔的双飞秒光梳输出光源。

3.根据权利要求2所述的基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距方法，其特征在于，所述基于光纤环形单腔的双飞秒光梳输出光源中在激光输出环节采用2×2耦合器，最终环形腔从2×2耦合器同时输出逆时针运行飞秒激光和顺时针运行飞秒激光，逆时针运行飞秒激光的重复频率为f_r1，顺时针运行飞秒激光的重复频率为f_r2，重复频率f_r1与f_r2存在一个微小偏差量△f_r。

4.一种基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距系统，其特征在于，包括：

测控单元，用于对平衡互相关信号进行高速数字信号分析处理，得到测距结果；

基于光纤环形单腔的双飞秒光梳输出光源，用来产生同时输出的两个不同重复频率的飞秒光梳；

干涉仪光路模块，用来测量光梳脉冲返回光和本地光梳脉冲的正交偏振分量，组合产生两组偏振方向互相垂直的飞秒激光脉冲对；所述光梳脉冲返回光包括参考光和测量光；

飞秒脉冲互相关分析单元，用来完成飞秒脉冲高精度时延的转化探测，经过飞秒脉冲互相关分析单元将同时产生参考和测量两路光学平衡互相关信号。

5.根据权利要求4所述的基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距系统，其特征在于，所述基于光纤环形单腔的双飞秒光梳输出光源中在激光输出环节采用2×2耦合器，最终环形腔从2×2耦合器同时输出逆时针运行飞秒激光和顺时针运行飞秒激光，逆时针运行飞秒激光的重复频率为f_r1，顺时针运行飞秒激光的重复频率为f_r2，重复频率f_r1与f_r2存在一个微小偏差量△f_r。

6.根据权利要求4所述的基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距系统，其特征在于，所述干涉仪光路模块，双光梳光源输出的重复频率为f_r1的第一飞秒光梳作为测量光经过准直透镜、二分之一波片转化为自由空间椭圆偏振光，经过PBS₁后将分离为垂直分量(·)线偏振光进行反射和水平分量(I)线偏振进行透射，再分别经过四分之一波片和CC反射后在PBS₁上进行会合，此时，经参考光路和测量光路返回光分别转变为水平偏振(I)光和垂直偏振(·)光；测量光梳的返回光和本地光梳在PBS₂处进行会合，各自的垂直偏振和水平偏振光经过PBS₂后进行分离，最后本地光梳的水平分量和参考光、本地光梳的垂直分量和测量光分别同时进入飞秒脉冲互相关单元进行互相关信号的转化和探测。

7.根据权利要求4或5或6所述的基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距系统，其特征在于，所述飞秒脉冲互相关分析单元包括两个相同且并列的光学平衡互相关分析器，所述光学平衡互相关分析器包括双色镜、聚焦棱镜、反射镜、周期性非极化晶体和平衡探测器。

8.根据权利要求7所述的基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距系统，其特征在于，所述测量光梳脉冲返回光和本地光梳脉冲为偏振方向互相垂直的两个激光脉冲，同时经过双色镜透射后入射到周期性极化晶体，当两个脉冲发生重叠时将在极化晶体上产生强度互相关二次谐波信号，透过晶体后的成分包括原波长脉冲和互相关二次谐波信号，互相关信号通过双色镜透射出去，而剩余的两个原波长脉冲的通过双色镜返回后又一次在晶体上发生互相关，从而再次得到反向的、具有微小时延的互相关二次谐波信号，将这两个正向和反向互相关信号同时送入平衡光电探测器的两个输入端，最后得到两探测器的电压差，即光学平衡互相关信号。

9.根据权利要求4或5或6所述的基于单腔双飞秒光梳互相关分析的实时绝对测距系统，其特征在于，所述测控单元采用信号处理、采集、计算及数显一体化模块，用来对两路光学平衡互相关信号的处理、采集，通过测距算法实时计算目标距离值，并对结果进行最终的显示和存储。