锁至动态边带的可变合成波长绝对距离测量装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种锁定至动态边带的可变合成波长绝对距离测量装置与方法。用由可调时钟源驱动的高频电光相位调制器对单频参考激光进行调制，产生等频率间隔的激光边带；通过偏频锁定技术将可调谐激光器锁定至第五阶边带；锁定后，边带的间隔频率由可调时钟源决定，即动态边带；动态调整可调时钟源的频率，边带的间隔频率与两激光器的频差将随之改变；结合多波长干涉法，所构建的合成波长也由可调时钟源决定，即可变合成波长；动态调整可变合成波长，从大到小连续构建多级二阶合成波长；结合合成波长过渡理论求得待测距离。本发明专利技术解决了绝对距离测量中难以从大到小连续精确构建多级合成波长的问题，可以广泛应用于干涉测量技术领域。

【技术实现步骤摘要】
锁至动态边带的可变合成波长绝对距离测量装置与方法
本专利技术属于激光干涉测量领域，特别是锁至动态边带的可变合成波长绝对距离测量装置与方法。
技术介绍
基于合成波长的多波长干涉法因非模糊距离大、相对精度高等优点，被广泛应用于绝对距离干涉测量领域。多波长干涉法的关键技术是通过多个不同的激光波长来构建合成波长。采用固定波长激光器(如氦氖激光器、碘稳频激光器)的传统方法，需要多个波长就需要多台激光器，导致系统变得复杂，并且合成波长的构建会受限制，难以实现从大到小的级间过渡。采用可调谐激光器的传统方法主要通过对激光二极管的电流进行调制来实现激光波长的调谐，进而实现多个波长。但传统方法中激光波长调谐分辨力不够高，难以精确构建大合成波长，并且调谐范围不够大，难以构建小合成波长；此外，调谐精度不够高并且调谐过程容易受到环境温度等的干扰，导致合成波长稳定性差，测量精度难以提高。近些年，将可调谐激光器锁定至飞秒光频梳的多波长干涉法提高了频率调谐精度，但飞秒光频梳的梳齿间隔频率通常仅能在MHz量级进行微调，因而要获得不同波长的激光，需要将可调谐激光器锁定至不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锁至动态边带的可变合成波长绝对距离测量装置，其特征在于：/n包括参考激光器(1)、第一光纤分束器(2)、高频电光相位调制器(3)、正交光纤合束器(4)、高频放大器(10)、可调时钟源(11)、原子钟(12)、偏频探测及锁定控制器(13)、可调谐激光器(14)、第二光纤分束器(15)、光纤合束器(16)和弦相位调制干涉仪；参考激光器(1)的输出端连接至第一光纤分束器(2)的输入端，第一光纤分束器(2)的输出端分别连接至高频电光相位调制器(3)的一个输入端和正交光纤合束器(4)的一个输入端；可调时钟源(11)的输出端连接至高频放大器(10)的输入端，高频放大器(10)的输出端连接至高频电光...

【技术特征摘要】
1.一种锁至动态边带的可变合成波长绝对距离测量装置，其特征在于：
包括参考激光器(1)、第一光纤分束器(2)、高频电光相位调制器(3)、正交光纤合束器(4)、高频放大器(10)、可调时钟源(11)、原子钟(12)、偏频探测及锁定控制器(13)、可调谐激光器(14)、第二光纤分束器(15)、光纤合束器(16)和弦相位调制干涉仪；参考激光器(1)的输出端连接至第一光纤分束器(2)的输入端，第一光纤分束器(2)的输出端分别连接至高频电光相位调制器(3)的一个输入端和正交光纤合束器(4)的一个输入端；可调时钟源(11)的输出端连接至高频放大器(10)的输入端，高频放大器(10)的输出端连接至高频电光相位调制器(3)的另一个输入端，高频电光相位调制器(3)的输出端连接至光纤合束器(16)的输入端；可调谐激光器(14)的输出端连接至第二光纤分束器(15)的输入端，第二光纤分束器(15)的输出端分别连接至光纤合束器(16)的另一个输入端和正交光纤合束器(4)的另一个输入端；光纤合束器(16)的输出端连接到偏频探测及锁定控制器(13)的输入端，偏频锁定控制器(13)的输出端连接至可调谐激光器(14)的输入端；正交光纤合束器(4)的输出端连接至耦合器(5)的输入端；耦合器(5)输出到正弦相位调制干涉仪，原子钟(12)的输出端连接至可调时钟源(11)和偏频探测及锁定控制器(13)的输入端。


2.根据权利要求1所述的一种锁至动态边带的可变合成波长绝对距离测量装置，其特征在于：参考激光器(1)发出的激光作为参考激光，经第一光纤分束器(2)分为功率比为80:20的两束激光，其中功率占比为20％的一束激光输入至高频电光相位调制器(3)进行调制产生等频率间隔的激光边带，激光边带的频率间隔等于可调时钟源(11)的时钟频率；可调谐激光器(14)发出的激光经第二光纤分束器(15)分为功率比为90:10的两束激光，其中功率占比为10％的一束激光与高频电光相位调制器(3)调制产生的激光边带共同进入光纤合束器(16)进行合光并输入至偏频探测及锁定控制器(13)，偏频探测及锁定控制器(13)产生反馈控制信号到可调谐激光器(14)，将可调谐激光器(14)的激光频率锁定至参考激光的边带；参考激光经第一光纤分束器(2)输出的功率占比为80％的另一束激光与可调谐激光(14)经第二光纤分束器(15)输出的功率占比为90％的另一束激光输入至正交光纤合束器(4)进行合光并传输至耦合器(5)，耦合器(5)输出正交偏振光至正弦相位调制干涉仪测量模块。


3.根据权利要求1所述的一种锁至动态边带的可变合成波长绝对距离测量装置，其特征在于：所述的正弦相位调制干涉仪包括参考镜(6)、低频电光相位调制器(7)、分光镜(8)、测量镜(9)、偏振分光镜(17)、第一光电探测器(18)、第二光电探测器(19)、第二模数转换器(20)、第一模数转换器(21)和现场可编程门阵列信号处理器(22)；耦合器(5)输出正交线偏振光射向由参考镜(6)、低频电光相位调制器(7)、分光镜(8)、测量镜(9)、偏振分光镜(17)、第一光电探测器(18)、第二光电探测器(19)、第一模数转换器(21)、第二模数转换器(20)和现场可编程门阵列信号处理器(22)组成的正弦相位调制干涉仪测量模块；低频电光相位调制器(7)置于分光镜(8)和参考镜(6)之间的参考臂中；参考激光器(1)和可调谐激光器(14)的干涉信号经第一光电探测器(18)与第二光电探测器(19)探测、第一模数转换器(21)与第二模数转换器(20)采样后进入现场可编程门阵列信号处理器(22)进行相位解调。


4.根据权利要求3所述的一种锁至动态边带的可变合成波长绝对距离测量装置，其特征在于：耦合器(5)输出的激光中，参考激光为P偏振态，可调谐激光为S偏振态；激光经分光镜(8)后分为透射的测量光与反射的参考光，测量光经测量镜(9)反射后平行地返回分光镜再反射，形成测量光路；参考光经低频电光相位调制器(7)后输入到参考镜(6)，经参考镜(6)反射后平行地返回分光镜(8)再透射，形成参考光路；返回到分光镜(8)的测量光和参考光合光后经偏振分光镜(17)分为透射的P偏振态和反射的S偏振态的两束光，P偏振态的一束光照射到第一光电探测器...

【专利技术属性】
技术研发人员：严利平，谢建东，陈本永，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33