CN218158335U - 一种光电混合式混频装置及相干测距系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光电混合式混频装置及相干测距系统，装置包括：相位调制单元和2×2功率分束器，相位调制单元将第一光信号进行调制得到第一调制光信号；2×2功率分束器将第二光信号和第一调制光信号进行混频，低电平时两个端口分别输出第三光信号和第五光信号，高电平时两个端口分别输出第四光信号和第六光信号，在第三光信号和第四光信号中，每个光信号包含的两个信号分量之间的相位差为‑90度，在第五光信号和第六光信号中，每个光信号包含的两个信号分量之间的相位差为90度。通过实施本实用新型，引入相位调制单元对光信号进行调制，后续采用一个2×2功率分束器即可实现现有的2×4多模干涉耦合器混频功能，由此简化了混频器结构。

Description

一种光电混合式混频装置及相干测距系统

技术领域

本实用新型涉及相干探测技术领域，具体涉及一种光电混合式混频装置及相干测距系统。

背景技术

近年，随着无人驾驶技术的推广，激光测距系统在其中发挥了不可替代的重要作用。与直接探测系统相比，相干探测系统在探测能力、转换增益、信噪比以及稳定性等方面具有更优异的表现，因而在激光探测装置中得以越发广泛的应用。

混频器尤其是90°混频装置是相干探测系统中的关键器件，其性能和体积对相干探测系统性能存在显著影响。

现有90°混频器实现方案，主要包括体光学方案和集成芯片方案，其中集成光学方案多基于2×4多模干涉耦合器(Multimode interference coupler，MMI)设计，导致单个探测单元结构复杂，面积较大，信号分析方法复杂。不利于混频器在相干系统的应用和集成化发展。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种光电混合式混频装置及相干测距系统，以解决现有的混频器设计方案结构复杂的技术问题。

本实用新型实施例第一方面一种光电混合式混频装置，包括：相位调制单元和2×2功率分束器，相位调制单元用于接收第一光信号，将所述第一光信号进行周期性相位调制后，得到第一调制光信号；所述2×2功率分束器用于接收第二光信号和所述第一调制光信号，将所述第二光信号和所述第一调制光信号进行混频，在低电平持续时间，所述2×2功率分束器的第一端口输出第三光信号，所述2×2功率分束器的第二端口输出第五光信号，在高电平持续时间，所述2×2功率分束器的第一端口输出第四光信号，所述2×2功率分束器的第二端口输出第六光信号，所述第三光信号、第四光信号、第五光信号以及第六光信号均包含混频后的第一调制光信号和第二光信号，在第三光信号和第四光信号中，混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为-90度，在第五光信号和第六光信号中，混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为90度。

可选地，该光电混合式混频装置还包括：第一探测单元和第二探测单元，所述第一探测单元用于接收所述第三光信号和第四光信号，将所述第三光信号和第四光信号分别转换为第三电信号和第四电信号；所述第二探测单元用于接收所述第五光信号和第六光信号，将所述第五光信号和第六光信号分别转换为第五电信号和第六电信号。

可选地，所述第三光信号和所述第四光信号相位分别为-90°和180°，所述第五光信号和所述第六光信号的相位分别为90°和0°。

可选地，所述2×2功率分束器包括2×2多模干涉耦合器、2×2定向耦合器、环腔耦合器、星形耦合器、基于平板波导的菲涅尔透镜阵列、基于平板波导的超透镜阵列、半透半反镜中的任意一种。

可选地，所述相位调制单元的调制机制包括：光电效应，弹光效应，磁光效应，相变效应中的任意一种。

可选地，该光电混合式混频装置还包括：衰减单元，所述衰减单元用于将所述2×2功率分束器输出的光信号进行衰减，使得衰减后的第三光信号和第五光信号的功率相等，第四光信号和第六光信号的功率相等。

本实用新型实施例第二方面提供一种相干测距系统，包括：信号发生模块、数据处理模块以及本实用新型实施例第一方面及第一方面任一项所述的光电混合式混频装置，所述信号发生模块用于输出第一光信号和第一探测信号；所述光电混合式混频装置用于接收所述第一光信号以及所述第一探测信号经过待探测目标反射回的第二光信号，将所述第一光信号和所述第二光信号进行调制、混频以及探测后得到第三电信号、第四电信号、第五电信号和第六电信号；所述数据处理模块用于将所述第三电信号、所述第四电信号、第五电信号和第六电信号进行处理计算后得到待探测目标的距离信息。

可选地，所述信号发生模块包括：发光单元、分束单元以及光收发单元，所述发光单元用于输出激光信号；所述分束单元用于将所述激光信号进行分束，得到第一光信号和第二探测信号；

所述光收发单元用于将所述第一探测信号准直发射至待探测目标，接收待探测目标反射的第二光信号后输出。

可选地，所述数据处理模块包括：差分放大单元和傅里叶单元，所述差分放大单元用于将所述第三电信号、所述第四电信号、第五电信号和第六电信号进行差分放大后输出；所述傅里叶单元用于将差分放大后的第三电信号、第四电信号、第五电信号和第六电信号进行计算，得到待探测目标的距离信息。

本实用新型实施例第三方面提供一种相干测距方法，包括：将发光单元输出的激光信号分为第一光信号和第一探测信号，所述第一探测信号照射在待探测目标上反射得到第二光信号；将所述第一光信号或所述第二光信号进行相位调制后，与未经过相位调制的光信号进行混频，得到低电平持续时间的第三光信号和第五光信号，以及高电平持续时间的第四光信号和第六光信号，所述第三光信号、第四光信号、第五光信号以及第六光信号均包含混频后的第一调制光信号和第二光信号，在第三光信号和第四光信号中，混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为-90度，在第五光信号和第六光信号中，混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为90度；将第三光信号、第四光信号、第五光信号和第六光信号分别经过第一探测单元和第二探测单元进行转换后得到第三电信号、第四电信号、第五电信号和第六电信号；将所述第三电信号、所述第四电信号、第五电信号和第六电信号进行处理计算后得到待探测目标的距离信息。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型实施例提供的光电混合式混频装置，通过引入相位调制单元对光信号进行周期性相位调制，后续采用一个2×2功率分束器即可使得该混频装置实现现有的2×4多模干涉耦合器混频功能，由此简化了混频器结构，减小了混频器尺寸。

本实用新型实施例提供的相干测距系统，采用上述光电混合式混频装置实现混频，相比采用现有的混频器进行混频，简化了混频器的结构，同时减小了混频器的尺寸。并且，该系统中设置信号发生模块以及数据处理模块，通过对待探测目标反射信号的处理以及计算，实现了对待探测目标距离的探测。

本实用新型实施例提供的相干测距方法，在对第一光信号和第二光信号进行混频时，先将第一光信号或第二光信号进行周期性的相位调制，然后再将调制后的光信号与未经调制的光信号进行混频，由此，可以减小采用的混频器的体积。同时，该相干测距方法通过采用傅里叶方法对探测转换后的电信号进行处理计算，即可得到待探测目标的距离信息。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中光电混合式混频装置的结构框图；

图2为本实用新型另一实施例中光电混合式混频装置的结构框图；

图3为本实用新型另一实施例中光电混合式混频装置的结构框图；

图4为本实用新型实施例中相干探测系统的结构框图；

图5为本实用新型另一实施例中相干探测系统的结构框图；

图6为本实用新型实施例中相干测距方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型实施例提供一种光电混合式混频装置，如图1所示，该装置包括：相位调制单元101和2×2功率分束器102，相位调制单元101用于接收第一光信号，将第一光信号进行周期性相位调制后，得到第一调制光信号；2×2功率分束器用于接收第二光信号和第一调制光信号，将第二光信号和第一调制光信号进行混频，在低电平持续时间，2×2功率分束器的第一端口输出第三光信号，2×2功率分束器的第二端口输出第五光信号，在高电平持续时间，2×2功率分束器的第一端口输出第四光信号，2×2功率分束器的第二端口输出第六光信号，第三光信号、第四光信号、第五光信号以及第六光信号均包含混频后的第一调制光信号和第二光信号，在第三光信号和第四光信号中，混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为-90度，在第五光信号和第六光信号中，混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为90度。

本实用新型实施例提供的光电混合式混频装置，通过引入相位调制单元101对光信号进行周期性相位调制，后续采用一个2×2功率分束器102即可使得该混频装置实现现有的2×4多模干涉耦合器混频功能，由此简化了混频器结构，减小了混频器尺寸。

需要说明的是，对于现有的与2×4多模干涉耦合器，将其用于相干探测系统中，2×4多模干涉耦合器混频后四路输出信号每两路分别进行差分放大后正交合成。而该光电混合式混频装置中的2×2功率分束器可以和2×4多模干涉耦合器实现相同的功能，具体地，2×2功率分束器是分别对高、低电平持续时间内的四个光信号差分放大后进行正交合成，因而，本实用新型实施例提供的光电混合式混频装置，在简化混频结构，减小混频器尺寸的同时，在混频功能上保证了与2×4多模干涉耦合器混频功能的一致性。

在一实施例中，相位调制单元101的调制机制包括：光电效应，弹光效应，磁光效应，相变效应中的任意一种。在一具体实施方式中，以光电效应为例，对相位调制单元101的调制原理进行说明。具体地，该相位调制单元101可以采用移相器，在该混频装置工作时，在移相器上加第一预设值的电压，使得通过移相器的光信号产生相移；同时也可以在移相器上加第二预设值的电压，使得通过移相器的光信号不产生相移。由此，如图2所示，当该移相器用于该混频装置时，可以将第一预设值的电压和第二预设值的电压以方波形式加载于移相器上，使得经过移相器调制的光信号产生与加载方波同周期的90°相移或无相移信号。

在一实施例中，当第一调制光信号和第二光信号进入2×2功率分束器102之后，会先进行光束的合束，然后在输出端进行分束，得到两路光信号。具体地，由于第一调制光信号是周期性的，2×2功率分束器102输出的两路光信号也是按照周期性排布的两组信号，即在低电平持续时间内，2×2功率分束器102的两个输出端口分别输出的第三光信号和第五光信号，在高电平持续时间内，2×2功率分束器102的两个输出端口分别输出的第四光信号和第六光信号，其中，第三光信号、第四光信号、第五光信号以及第六光信号均包含混频后的第一调制光信号和第二光信号，在第三光信号和第四光信号中，混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为-90度，在第五光信号和第六光信号中，混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为90度。

具体地，如图2所示，第二光信号以Sig表示，第一光信号以Lo表示，第一调制光信号和第二光信号经过2×2功率分束器进行混频后，2×2功率分束器的第一端口输出的第三光信号和第四光信号分别表示为Sig*exp(i0)+Lo*exp(i90)和Sig*exp(i0)+Lo*exp(i180)，其中，在高电平持续时间，由于第一光信号经过相位调制单元产生90度的相移得到了第一调制光信号，即第四光信号包含的信号分量Lo*exp(i180)中Lo带有90度的相位，由此，在第三光信号和第四光信号中各自包含的两个信号分量之间即混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为-90度，同时，由于第三光信号和第四光信号中包含的两个信号分量本身具有的相位相可以得出，第三光信号和第四光信号的相位分别为-90°和180°。

同时，第一调制光信号和第二光信号经过2×2功率分束器进行混频后，2×2功率分束器的第二端口输出的第五光信号和第六光信号分别表示为Sig*exp(i90)+Lo*exp(i0)和Sig*exp(i90)+Lo*exp(i90)。同理，在高电平持续时间，由于第一光信号经过相位调制单元产生90度的相移得到了第一调制光信号，即第六光信号包含的信号分量Lo*exp(i180)中Lo带有90度的相位，由此，在第五光信号和第六光信号中各自包含的两个信号分量之间即混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为90度，同时，由于第五光信号和第六光信号中包含的两个信号分量本身具有的相位相可以得出，第五光信号和第六光信号的相位分别为90°和0°。

在一实施例中，2×2功率分束器102可以选择2×2多模干涉耦合器、2×2定向耦合器、环腔耦合器、星形耦合器、基于平板波导的菲涅尔透镜阵列、基于平板波导的超透镜阵列、半透半反镜中的任意一种。

在一实施例中，为了便于对信号进行分析，如图3所示，该光电混合式混频装置还包括：第一探测单元103和第二探测单元104，第一探测单元103用于接收第三光信号和第四光信号，将第三光信号和第四光信号分别转换为第三电信号和第四电信号；第二探测单元104用于接收第五光信号和第六光信号，将第五光信号和第六光信号分别转换为第五电信号和第六电信号。在一具体实施方式中，第一探测单元103和第二探测单元104可以分别选择光电探测器，例如单光子雪崩二极管，雪崩光电二极管、硅光电倍增管或PIN光电二极管中的任意一种。在一实施例中，第一探测单元103和第二探测单元104的最大可探测带宽可以小于加载在相位调制单元101上的方波的信号频率，避免两个探测单元无法对四个光信号无法探测。

在一实施例中，为了使得后续对信号的处理过程更加简便，该光电混合式混频装置还包括：衰减单元，衰减单元用于将2×2功率分束器输出的光信号进行衰减，使得衰减后的第三光信号和第五光信号的功率相等，第四光信号和第六光信号的功率相等。在一具体实施方式中，衰减单元包括光衰减器，具体可以根据第三光信号和第五光信号的功率，将功率较大的光信号输入至光衰减器；例如，第三光信号的功率大于第五光信号，则在第三光信号所在光路设置光衰减器，使得衰减后的第三光信号和未经衰减的第五光信号的功率相等。此外，也可以2×2功率分束器的两个输出端口所在光路均设置光衰减器，使得衰减后的光信号功率相等。

本实用新型实施例还提供一种相干测距系统，如图4所示，该系统包括：信号发生模块201、数据处理模块203以及上述实施例所述的光电混合式混频装置202，信号发生模块201用于输出第一光信号和第一探测信号；光电混合式混频装置202用于接收第一光信号以及第一探测信号经过待探测目标反射回的第二光信号，将第一光信号和第二光信号进行调制、混频以及探测后得到第三电信号、第四电信号、第五电信号和第六电信号；数据处理模块203用于将第三电信号、第四电信号、第五电信号和第六电信号进行处理计算后得到待探测目标的距离信息。

本实用新型实施例提供的相干测距系统，采用上述光电混合式混频装置202实现混频，相比采用现有的混频器进行混频，简化了混频器的结构，同时减小了混频器的尺寸。并且，该系统中设置信号发生模块201以及数据处理模块203，通过对待探测目标反射信号的处理以及计算，实现了对待探测目标距离的探测。

在一实施例中，在光电混合式混频装置202对第一光信号和第二光信号进行调制、混频以及探测时，可以将第一光信号即本振光或参考光输入至相位调制单元101进行调制，然后将调制后的第一光信号与未经调制的第二光信号输入至2×2功率分束器102进行混频。在一实施例中，还可以将第二光信号即信号光输入至相位调制单元101进行调制，然后将调制后的第二光信号与未经调制的第一光信号输入至2×2功率分束器102进行混频。

在一实施例中，如图5所示，信号发生模块201包括：发光单元21、分束单元22以及光收发单元23，发光单元21用于输出激光信号；分束单元22用于将激光信号进行分束，得到第一光信号和第一探测信号；光收发单元23用于将第一探测信号准直发射至待探测目标，接收待探测目标反射的第二光信号后输出。在一具体实施方式中，发光单元21可以选择激光器，同时，在将发光单元21发出的光输入至分束单元22之前，可以采用频率调制或振幅啁啾调制对光进行调制。分束单元22可以采用分束器，光收发单元23可以采用透镜等光学元件实现相应功能。

在一实施例中，如图5所示，数据处理模块203包括：差分放大单元24和傅里叶单元25，差分放大单元24用于将第三电信号、第四电信号、第五电信号和第六电信号进行差分放大后输出；傅里叶单元25用于将差分放大后的第三电信号、第四电信号、第五电信号和第六电信号进行计算，得到待探测目标的距离信息。

在一实施例中，如图5所示，该相干测距系统可以按照以下流程工作：发光单元21发出激光信号至分束单元22，分束单元22将激光信号分为第一光信号和第一探测信号，光收发单元23将第一探测信号准直后发射至待探测目标上，并接收待探测目标反射的第二光信号输出至2×2功率分束器102，相位调制单元101将第一光信号进行相位调制后得到第一调制光信号输出至2×2功率分束器102，2×2功率分束器102将第一调制光信号和第二光信号进行混频后在第一端口输出第三光信号和第四光信号，在第二端口输出第五光信号和第六光信号，第一探测单元103和第二探测单元104分别将第三光信号和第四光信号、第五光信号和第六光信号进行探测转换后得到第三电信号和第四电信号以及第五电信号和第六电信号，差分放大单元24将第三电信号和第四电信号以及第五电信号和第六电信号进行差分放大后输入至傅里叶单元25进行计算得到待探测目标的距离信息。

本实用新型实施例还提供一种相干测距方法，如图6所示，该相干测距方法包括如下步骤：

步骤S101：将发光单元输出的激光信号分为第一光信号和第一探测信号，第一探测信号照射在待探测目标上反射得到第二光信号；可选地，发光单元包括激光器；可以采用分束器将发光单元输出的激光信号分为第一光信号和第一探测信号；采用光收发单元将第一探测信号准直后发射至待探测目标上，同时光收发单元还可以接收待探测目标反射回的第二光信号并输出。

步骤S102：将第一光信号或第二光信号进行相位调制后，与未经过相位调制的光信号进行混频，得到低电平持续时间的第三光信号和第五光信号，以及高电平持续时间的第四光信号和第六光信号。

在一实施例中，可以将第一光信号即本振光或参考光输入至相位调制单元进行调制，然后将调制后的第一光信号与未经调制的第二光信号输入至2×2功率分束器进行混频。此时，第三光信号、第四光信号、第五光信号以及第六光信号均包含混频后的第一调制光信号和第二光信号，在第三光信号和第四光信号中，混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为-90度，在第五光信号和第六光信号中，混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为90度。在一实施例中，还可以将第二光信号即信号光输入至相位调制单元进行调制，然后将调制后的第二光信号与未经调制的第一光信号输入至2×2功率分束器进行混频。

在一实施例中，可以在相位调制单元上加载方波信号，从而使得经过相位调制单元调制后的光信号发生90°相移或无相移。由此，经过2×2功率分束器输出的第三光信号和第四光信号的相位也产生周期性变化，即在低电平持续时间内，2×2功率分束器102的两个输出端口分别输出的第三光信号和第五光信号，在高电平持续时间内，2×2功率分束器102的两个输出端口分别输出的第四光信号和第六光信号，其中，第三光信号和第四光信号相位分别为-90°和180°，第五光信号和第六光信号的相位分别为90°和0°。

步骤S103：将第三光信号、第四光信号、第五光信号和第六光信号分别经过第一探测单元和第二探测单元进行转换后得到第三电信号、第四电信号、第五电信号和第六电信号；在一实施例中，对于2×2功率分束器产生的四个光信号，可以采用第一探测单元和第二探测单元分别对其进行探测转换，得到第三电信号、所述第四电信号、第五电信号和第六电信号。

在一实施例中，在对四个光信号进行探测转换之前，还可以在光路上设置衰减单元，对四个光信号进行衰减，并使得衰减后的第三光信号和第五光信号的功率相等，第四光信号和第六光信号功率相等。在一具体实施方式中，衰减单元包括光衰减器，具体可以根据第三光信号和第五光信号的功率，将功率较大的光信号输入至光衰减器；例如，第三光信号的功率大于第五光信号，则在第三光信号所在光路设置光衰减器，使得衰减后的第三光信号和未经衰减的第五光信号的功率相等。此外，也可以在2×2功率分束器的两个输出端口所在光路均设置光衰减器，使得衰减后的光信号功率相等。

步骤S104：将第三电信号、所述第四电信号、第五电信号和第六电信号进行处理计算后得到待探测目标的距离信息。在一实施例中，在探测得到第三电信号、第四电信号、第五电信号和第六电信号之后，可以采用差分放大单元将第三电信号、所述第四电信号、第五电信号和第六电信号进行差分放大，然后将差分放大后的电信号输入至傅里叶单元进行傅里叶计算处理，得到待探测目标的距离信息。

本实用新型实施例提供的相干测距方法，在对第一光信号和第二光信号进行混频时，先将第一光信号或第二光信号进行周期性的相位调制，然后再将调制后的光信号与未经调制的光信号进行混频，由此，可以减小采用的混频器的体积。同时，该相干测距方法通过采用傅里叶方法对探测转换后的电信号进行处理计算，即可得到待探测目标的距离信息。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本实用新型保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

此外，本实用新型的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本实用新型的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本实用新型描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本实用新型可以对它们进行应用。因此，本实用新型所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims (9)

1.一种光电混合式混频装置，其特征在于，包括：相位调制单元和2×2功率分束器，

所述相位调制单元用于接收第一光信号，将所述第一光信号进行周期性相位调制后，得到第一调制光信号；

所述2×2功率分束器用于接收第二光信号和所述第一调制光信号，将所述第二光信号和所述第一调制光信号进行混频，在低电平持续时间，所述2×2功率分束器的第一端口输出第三光信号，所述2×2功率分束器的第二端口输出第五光信号，在高电平持续时间，所述2×2功率分束器的第一端口输出第四光信号，所述2×2功率分束器的第二端口输出第六光信号，所述第三光信号、第四光信号、第五光信号以及第六光信号均包含混频后的第一调制光信号和第二光信号，在第三光信号和第四光信号中，混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为-90度，在第五光信号和第六光信号中，混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为90度。

2.根据权利要求1所述的光电混合式混频装置，其特征在于，还包括：第一探测单元和第二探测单元，

所述第一探测单元用于接收所述第三光信号和第四光信号，将所述第三光信号和第四光信号分别转换为第三电信号和第四电信号；

所述第二探测单元用于接收所述第五光信号和第六光信号，将所述第五光信号和第六光信号分别转换为第五电信号和第六电信号。

3.根据权利要求1所述的光电混合式混频装置，其特征在于，所述第三光信号和所述第四光信号相位分别为-90°和180°，所述第五光信号和所述第六光信号的相位分别为90°和0°。

4.根据权利要求1所述的光电混合式混频装置，其特征在于，所述2×2功率分束器包括2×2多模干涉耦合器、2×2定向耦合器、环腔耦合器、星形耦合器、基于平板波导的菲涅尔透镜阵列、基于平板波导的超透镜阵列、半透半反镜中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的光电混合式混频装置，其特征在于，所述相位调制单元的调制机制包括：光电效应，弹光效应，磁光效应，相变效应中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的光电混合式混频装置，其特征在于，还包括：衰减单元，所述衰减单元用于将所述2×2功率分束器输出的光信号进行衰减，使得衰减后的第三光信号和第五光信号的功率相等，第四光信号和第六光信号的功率相等。

7.一种相干测距系统，其特征在于，包括：信号发生模块、数据处理模块以及权利要求2-6任一项所述的光电混合式混频装置，

所述信号发生模块用于输出第一光信号和第一探测信号；

所述光电混合式混频装置用于接收所述第一光信号以及所述第一探测信号经过待探测目标反射回的第二光信号，将所述第一光信号和所述第二光信号进行调制、混频以及探测后得到第三电信号、第四电信号、第五电信号和第六电信号；

所述数据处理模块用于将所述第三电信号、所述第四电信号、第五电信号和第六电信号进行处理计算后得到待探测目标的距离信息。

8.根据权利要求7所述的相干测距系统，其特征在于，所述信号发生模块包括：发光单元、分束单元以及光收发单元，

所述发光单元用于输出激光信号；

所述分束单元用于将所述激光信号进行分束，得到第一光信号和第二探测信号；

所述光收发单元用于将所述第一探测信号准直发射至待探测目标，接收待探测目标反射的第二光信号后输出。

9.根据权利要求7所述的相干测距系统，其特征在于，所述数据处理模块包括：差分放大单元和傅里叶单元，

所述差分放大单元用于将所述第三电信号、所述第四电信号、第五电信号和第六电信号进行差分放大后输出；

所述傅里叶单元用于将差分放大后的第三电信号、第四电信号、第五电信号和第六电信号进行计算，得到待探测目标的距离信息。

Images