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一种集成参考光路稳定系统的调频连续波激光测距装置   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2017-11-02
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2018-07-31
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2027-11-02
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 实用新型
申请号 CN201721444409.8 申请日 2017-11-02
公开/公告号 CN207675938U 公开/公告日 2018-07-31
授权日 2018-07-31 预估到期日 2027-11-02
申请年 2017年 公开/公告年 2018年
缴费截止日
分类号 G01S11/12G01B9/02 主分类号 G01S11/12
是否联合申请 独立申请 文献类型号 U
独权数量 1 从权数量 1
权利要求数量 2 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 0 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 范绪银、时光、郑磊珏、王文 第一发明人 范绪银
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 4
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州君度专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
黄前泽
摘要
本实用新型公开了一种集成参考光路稳定系统的调频连续波激光测距装置。现有调频连续波激光测距系统测距基准容易受到外界振动影响。本实用新型包括外腔式可调谐激光器、测量干涉系统、氦氖激光器和辅助干涉系统;外腔式可调谐激光器产生1540nm~1550nm的连续激光;氦氖激光器产生632nm的单模激光;测量干涉系统包括第二耦合器、第一环形器、第一准直透镜、第一光电探测器和第三耦合器;辅助干涉系统中设置一套光程差补偿的反馈控制系统,包括声光调制器、调频信号源、相位探测器、光电探测器、压电微动平台、压电控制器、伺服控制器和平面反射镜。本实用新型用于消除延时光纤长度受外界振动而变化的影响,从而提高测距精度。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
  • 摘要附图
    一种集成参考光路稳定系统的调频连续波激光测距装置
  • 说明书附图:图1
    一种集成参考光路稳定系统的调频连续波激光测距装置
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2018-07-31 授权
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种集成参考光路稳定系统的调频连续波激光测距装置,包括外腔式可调谐激光器、测量干涉系统、氦氖激光器和辅助干涉系统,其特征在于:所述的外腔式可调谐激光器产生波长调制范围为1540nm~1550nm的连续激光;所述的氦氖激光器产生波长为632nm的单模激光;外腔式可调谐激光器发射的激光经过第一耦合器分为A、B两路;所述的测量干涉系统包括第二耦合器、第一环形器、第一准直透镜、第一光电探测器和第三耦合器;A路激光经过第二耦合器分为两路光,一路光依次经过第一环形器和第一准直透镜后打到目标棱镜并原路返回进入第一环形器,然后从第一环形器射出与另外一路光汇成一束进入第三耦合器;第三耦合器射出的激光束由激光探测范围为1540nm~1550nm的第一光电探测器探测,并在第一光电探测器表面发生干涉;
所述的辅助干涉系统包括第四耦合器、第五耦合器、低通滤波器、相位探测器、第三光电探测器、声光调制器、第二准直透镜、平面反射镜、压电微动平台、压电控制器和伺服控制器;B路激光与氦氖激光器发射的单模激光汇成一束进入第四耦合器,然后经第五耦合器分成C、D两路,C路激光进入延时光纤,D路激光依次进入第二环形器和第二准直透镜后打到平面反射镜,并原路返回进入第二环形器,接着经过由调频信号源驱动的声光调制器,产生与调频信号源相等频率的频移,使得C、D两路中的632nm激光产生固定频差;延时光纤出来的C路激光与声光调制器出来的D路激光汇合为一束进入第六耦合器再分为E、F两路光;E路光经过滤波片,再由激光探测范围为1540nm~1550nm的第二光电探测器进行探测,E路光中
1540nm~1550nm波长的激光在第二光电探测器表面发生干涉;F路光由激光探测波长为
632nm的第三光电探测器进行探测,632nm激光束中的两路差频激光在第三光电探测器表面发生干涉,产生拍频信号;相位探测器对632nm激光的拍频信号与调频信号源的原始信号两者的相位进行比较,再将比较后的信号通过低通滤波器输入至伺服控制器,伺服控制器控制压电控制器驱动压电微动平台,压电微动平台带动平面反射镜改变与第二准直透镜的距离,从而改变D路激光的光程大小,补偿C、D两路的光程差变化;
采集系统接收测量干涉系统的第一光电探测器上的拍频信号,并接收B路辅助干涉系统的第二光电探测器上的拍频信号。

2.根据权利要求1所述的一种集成参考光路稳定系统的调频连续波激光测距装置,其特征在于:所述的外腔式可调谐激光器和氦氖激光器由控制器控制同时启停。
说明书

技术领域

[0001] 本实用新型属于光学技术领域,具体涉及一种集成参考光路稳定系统的调频连续波激光测距装置。

背景技术

[0002] 在大尺度精密测量领域,基于激光技术的测量仪器被广泛应用。量程在十几米到几十米范围的绝对测距技术是目前激光测量领域的研究热点和难点。调频连续波激光测距具有高精度,无盲区,无须合作目标,可实现绝对距离测量等优点,特别适合于工业大尺度绝对测距领域。
[0003] 在调频连续波测距系统中增加光纤马赫增德尔干涉系统作为辅助干涉系统,利用等光频间隔重采样法,可以消除由于可调谐激光器调制非线性导致的测距精度下降的问题,将测距分辨率提高到几十微米。然而该测距系统将光纤马赫增德尔干涉系统中两个干涉臂的光程差作为测距基准,其长度容易受到外界振动影响,影响最终的测距精度。

发明内容

[0004] 本实用新型的目的在于克服现有调频连续波激光测距系统测距基准容易受到外界振动影响的缺点和不足,提供一种集成参考光路稳定系统的调频连续波激光测距装置。本实用新型可以有效抑制外界振动影响,提高测距分辨力。
[0005] 本实用新型包括外腔式可调谐激光器、测量干涉系统、氦氖激光器和辅助干涉系统;所述的外腔式可调谐激光器产生波长调制范围为1540nm~1550nm的连续激光;所述的氦氖激光器产生波长为632nm的单模激光;外腔式可调谐激光器发射的激光经过第一耦合器分为A、B两路;所述的测量干涉系统包括第二耦合器、第一环形器、第一准直透镜、第一光电探测器和第三耦合器;A路激光经过第二耦合器分为两路光,一路光依次经过第一环形器和第一准直透镜后打到目标棱镜并原路返回进入第一环形器,然后从第一环形器射出与另外一路光汇成一束进入第三耦合器;第三耦合器射出的激光束由激光探测范围为1540nm~1550nm的第一光电探测器探测,并在第一光电探测器表面发生干涉。
[0006] 所述的辅助干涉系统包括第四耦合器、第五耦合器、低通滤波器、相位探测器、第三光电探测器、声光调制器、第二准直透镜、平面反射镜、压电微动平台、压电控制器和伺服控制器;B路激光与氦氖激光器发射的单模激光汇成一束进入第四耦合器,然后经第五耦合器分成C、D两路,C路激光进入延时光纤,D路激光依次进入第二环形器和第二准直透镜后打到平面反射镜,并原路返回进入第二环形器,接着经过由调频信号源驱动的声光调制器,产生与调频信号源相等频率的频移,使得C、D两路中的632nm激光产生固定频差。延时光纤出来的C路激光与声光调制器出来的D路激光汇合为一束进入第六耦合器再分为E、F两路光。E路光经过滤波片,再由激光探测范围为1540nm~1550nm的第二光电探测器进行探测,E路光中1540nm~1550nm波长的激光在第二光电探测器表面发生干涉;F路光由激光探测波长为632nm的第三光电探测器进行探测,632nm激光束中的两路差频激光在第三光电探测器表面发生干涉,产生拍频信号。相位探测器对632nm激光的拍频信号与调频信号源的原始信号两者的相位进行比较,再将比较后的信号通过低通滤波器输入至伺服控制器,通过伺服控制器控制压电控制器驱动压电微动平台,压电微动平台带动平面反射镜改变与第二准直透镜的距离,从而改变D路激光的光程大小,补偿C、D两路的光程差变化,消除因延时光纤长度变化导致辅助干涉系统的光程差变化的影响。
[0007] 所述的采集系统接收测量干涉系统的第一光电探测器上的拍频信号,并接收B路辅助干涉系统的第二光电探测器上的拍频信号。
[0008] 所述的外腔式可调谐激光器和氦氖激光器由控制器控制同时启停。
[0009] 与现有技术相比,本实用新型的效果是:
[0010] 在常规的调频连续波测距系统的基础上,本实用新型对光纤马赫增德尔干涉系统中两个干涉臂的光程差即测距基准进行了反馈控制。延时光纤的长度受外界振动影响会发生变化,这会改变测距基准从而影响测距精度,本实用新型能有效抑制外界振动影响,形成闭环稳定系统,达到提高测距精度的目的。

实施方案

[0013] 下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步详细描述。
[0014] 如图1所示,一种集成参考光路稳定系统的调频连续波激光测距装置,包括外腔式可调谐激光器1、测量干涉系统、氦氖激光器11和辅助干涉系统;外腔式可调谐激光器1和氦氖激光器11由控制器30控制同时启停;氦氖激光器11由电源24供电;外腔式可调谐激光器1,用于产生波长调制范围为1540nm~1550nm的连续激光;氦氖激光器11,用于产生波长为
632nm的单模激光;外腔式可调谐激光器1发射的激光经过第一耦合器2分为A、B两路;A路激光进入测量干涉系统,测量干涉系统包括第二耦合器3、第一环形器4、第一准直透镜5、第一光电探测器8和第三耦合器9;A路激光经过第二耦合器3分为两路光,一路光依次经过第一环形器4和第一准直透镜5后打到目标棱镜6并原路(先经第一准直透镜5,后回到第一环形器4)返回进入第一环形器4,然后从第一环形器4射出与另外一路光汇成一束进入第三耦合器9;第三耦合器9射出的激光束由激光探测范围为1540nm~1550nm的第一光电探测器8探测,并在第一光电探测器8表面发生干涉。
[0015] B路激光进入辅助干涉系统,辅助干涉系统包括第四耦合器10、第五耦合器12、低通滤波器17、相位探测器18、第三光电探测器19、声光调制器21、第二准直透镜23、平面反射镜25、压电微动平台26、压电控制器27和伺服控制器28;B路激光与氦氖激光器11发射的单模激光汇成一束进入第四耦合器10,然后经第五耦合器12分成C、D两路,其中C路激光进入延时光纤13,D路激光依次进入第二环形器22和第二准直透镜23后打到平面反射镜25,并原路(先经第二准直透镜23,后回到第二环形器22)返回进入第二环形器22,接着经过由调频信号源20驱动的声光调制器21,产生与调频信号源20相等频率的频移,这使得C、D两路中的632nm激光产生了固定的频差。延时光纤13出来的C路激光与声光调制器21出来的D路激光汇合为一束进入第六耦合器14再分为E、F两路光。E路光经过滤波片15,再由激光探测范围为1540nm~1550nm的第二光电探测器16进行探测,E路光中1540nm~1550nm波长的激光在第二光电探测器16表面发生干涉;F路光由激光探测波长为632nm的第三光电探测器19进行探测,632nm激光束中的两路差频激光在第三光电探测器19表面发生干涉,产生拍频信号。
当C路中的延时光纤13长度受振动影响变化时,通过相位探测器18对632nm干涉激光的拍频信号与调频信号源20的原始信号两者的相位进行比较,再将比较后的信号通过低通滤波器
17输入至伺服控制器28,通过伺服控制器28控制压电控制器27驱动压电微动平台26,压电微动平台26带动平面反射镜25改变与第二准直透镜23的距离,从而改变D路激光的光程大小,用于补偿C、D两路的光程差变化,从而消除因延时光纤13长度变化导致辅助干涉系统的光程差变化的影响,提高了测距精度。
[0016] 采集系统7接收测量干涉系统的第一光电探测器8上的拍频信号CH1,并接收B路辅助干涉系统的第二光电探测器16上的拍频信号CH2,利用等光频间隔重采样技术在PC29上对这两个拍频信号进行处理,通过对处理后的拍频信号进行傅里叶变换得到距离数据。
[0017] 尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述,但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下,在不脱离本实用新型宗旨的情况下,还可以做出很多变形,这些均属于本实用新型的保护之内。

附图说明

[0011] 图1为本实用新型的光路原理图;
[0012] 图中:1、外腔式可调谐激光器,2、第一耦合器,3、第二耦合器,4、第一环形器,5、第一准直透镜,6、目标棱镜,7、采集系统,8、第一光电探测器,9、第三耦合器,10、第四耦合器,11、氦氖激光器,12、第五耦合器,13、延时光纤,14、第六耦合器,15、滤波片,16、第二光电探测器,17、低通滤波器,18、相位探测器,19、第三光电探测器,20、调频信号源,21、声光调制器,22、第二环形器,23、第二准直透镜,24、电源,25、平面反射镜,26、压电微动平台,27、压电控制器,28、伺服控制器,29、PC,30、控制器。
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