基于傅里叶域锁模光纤激光器的调频连续波激光成像系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于傅里叶域锁模光纤激光器的调频连续波激光成像系统，属于激光测距及成像领域。发射端为傅里叶锁模光纤激光器，傅里叶锁模光纤激光器与分束器相连，激光经过分束后到达三个部分，分别为测量光路、辅助参考光路以及气体池校准光路，激光射出测量光路、辅助参考光路以及气体池校准光路后都会经过光电探测器，光电探测器是连接测量光路、辅助参考光路和气体池校准光路与数据采集系统的桥梁，射入激光射出测量光路的光信号会被发射到聚焦合成孔径成像系统，激光最终到达数据采集系统。本发明专利技术提高了雷达系统的稳定性和分辨率，实现了长距离精准测量，可同时实现测距和成像功能，可实现低成本小型化的测距成像传感器。感器。感器。

【技术实现步骤摘要】
基于傅里叶域锁模光纤激光器的调频连续波激光成像系统


[0001]本专利技术涉及激光测距及成像领域，详细地讲是一种基于傅里叶域锁模光纤激光器的调频连续波激光成像系统。

技术介绍

[0002]众所周知，现有的激光成像系统长距测量，精准度越低，稳定性和分辨率差，不能同时实现测距和成像功能。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于傅里叶域锁模光纤激光器的调频连续波激光成像系统，以解决现有成像系统分辨率较差，精准度越低的问题。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于傅里叶域锁模光纤激光器的调频连续波激光成像系统，其特征是，发射端为傅里叶锁模光纤激光器，傅里叶锁模光纤激光器与分束器相连，激光经过分束后到达三个部分，分别为测量光路、辅助参考光路以及气体池校准光路，激光射出测量光路、辅助参考光路以及气体池校准光路后都会经过光电探测器，光电探测器是连接测量光路、辅助参考光路和气体池校准光路与数据采集系统的桥梁，射入激光射出测量光路的光信号会被发射到聚焦合成孔径成像系统，激光最终到达数据采集系统。
[0005]本专利技术还可通过如下措施来实现：
[0006]所述的傅里叶锁模光纤激光器为环形腔结构FDML扫频光纤激光器，其泵浦源为半导体光放大器，激光发射后在环形结构中传播，经过光纤隔离器后经过耦合器，其中部分激光存在于环形腔结构中，另一部分传输到探测器，探测器连接数据采集端，用于测量被耦合器耦合后的激光的参数，留在环形结构中的激光通过色散光纤到达FDML扫描频率器以及偏振控制器，经过光纤隔离器再次到达半导体光放大器，完成整个的环形传播，FDML扫描频率器连接放大器，将激光数据经过放大后传输到数据采集端测得激光参数。
[0007]所述的在测量光路中激光通过分束器分别发射到环形器和耦合器中，通过环形器的激光部分回到耦合器，还有部分激光会射入准直器中，用于光信号的输出。
[0008]所述的在辅助参考光路中激光射入分束器，部分直接到达耦合器，还有一部分激光经过辅助光纤矫正了非线性效应后再汇入耦合器。
[0009]所述的气体池校准光路中激光经过氰化氢气体池利用吸收谱线对辅助光纤进行长度标定。
[0010]所述的聚焦合成孔径成像系统当中的角锥棱镜置于移动导轨上，移动目标探测物激光达到此处后返回，激光干涉仪用于测量前端角锥棱镜的位置。
[0011]本专利技术的有益效果是，光路采用全光纤回路，提高了雷达系统的稳定性和分辨率，实现了长距离精准测量；采用傅里叶锁模光纤激光器作为光源进行调制，可同时实现测距和成像功能；采用全光纤微型结构，可实现低成本小型化的测距成像传感器。
附图说明
[0012]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0013]图1本专利技术的原理图。
[0014]图2是傅里叶锁模光纤激光器的示意图。
[0015]图中10.傅里叶锁模光纤激光器，11.半导体光放大器，12.光纤隔离器，13.耦合器，14.探测器，15.数据采集端，16.色散光纤，17.放大器，18.FDML扫描频率器，19.偏振控制器，20.分束器，30.测量光路，31.分束器，32.环形器，33.耦合器，34.准直器，40.辅助参考光路，41.分束器，42.辅助光纤，43.耦合器，50.气体池校准光路，51.氰化氢气体池，60.光电探测器，70.聚焦合成孔径成像系统，71.角锥棱镜，72.移动导轨，73.激光干涉仪，80.数据采集系统。
具体实施方式
[0016]在图中，本专利技术左端即整体发射端为傅里叶锁模光纤激光器10，傅里叶锁模光纤激光器10为环形腔结构FDML扫频光纤激光器。整体环形由光纤连接，泵浦源为半导体光放大器(SOA)11，激光发射后在环形结构中传播，经过光纤隔离器(ISO)12后再经过耦合器(OC)13，其中部分激光存在于环形腔结构中，另一部分传输到探测器(PD)14，探测器(PD)14连接数据采集端(DAQ)15，用于测量被耦合器13耦合后的激光的参数。留在环形结构中的激光继续通过色散光纤16到达FDML扫描频率器18以及偏振控制器(PC)19后经过光纤隔离器12，并再次到达半导体光放大器11，完成整个的环形传播。FDML扫描频率器18连接放大器(AMP)17，将激光数据经过放大后传输到数据采集端测得激光参数。
[0017]傅里叶锁模光纤激光器10向右经过分束器20，激光经过分束后到达三个部分，分别为测量光路30，辅助参考光路40以及气体池校准光路50。
[0018]在测量光路30中激光通过分束器31分别发射到环形器32和耦合器33中，通过环形器的激光部分回到耦合器，还有部分激光会射入准直器34中，用于光信号的输出。
[0019]射入准直器34的光信号会被发射到聚焦合成孔径成像系统70当中，在该系统中角锥棱镜71置于移动导轨72上，移动目标探测物激光达到此处后返回，激光干涉仪73用于测量前端角锥棱镜71的位置。
[0020]在辅助参考光路40中，激光射入分束器41，部分直接到达耦合器43，还有一部分激光经过辅助光纤42矫正了非线性效应后再汇入耦合器43。
[0021]在气体池校准光路50中激光经过氰化氢气体池51利用吸收谱线对辅助光纤进行长度标定。
[0022]激光射出测量光路30、辅助参考光路40以及气体池校准光路50后都会经过光电探测器6，光电探测器60是连接测量光路30、辅助参考光路40和气体池校准光路50与数据采集系统80的桥梁，激光最终到达数据采集系统80，即可利用该系统对待测物体进行成像以及测距。
[0023]本专利技术傅里叶锁模激光器10，即环形腔结构FDML扫频光纤激光器，具体结构如图2所示，由半导体光放大器(SOA)11、光纤隔离器(ISO)12、耦合器(OC)13、探测器(PD)14、数据采集端(DAQ)15、色散光纤16、放大器(AMP)17、FDML扫描频率器18以及偏振控制器(PC)19构成。FDML机制是一种稳定的激光运行模式，具有高重复性。FDML扫频光纤激光器的稳定运行
条件是扫描滤波器的驱动信号频率与激光器谐振腔长的本振频率相匹配，即：
[0024][0025]其中，L
cavity
为激光器有效腔长，v为光纤中的光速，N为正整数，f为扫描滤波器驱动信号频率。FDML的基本原理是使光子循环一圈的时间与扫描滤波器的扫描周期相同或是其整数倍，即每一个光子通过扫描滤波器后在腔内循环一圈回来恰好能再次无损地通过扫描滤波器。此方法可以使扫描频率(或波长)范围内所有纵模同时起振，而时域上又能遵循驱动信号依次输出。由于不存在纵模不断变换再重新建立稳定的过程，在该基于傅里叶域锁模光纤激光器的调频连续波激光成像系统中，傅里叶锁模激光器10可以实现超高速扫频。该装置激光谐振腔内的所有光纤均采用光纤熔接机连接，以最大程度的降低腔损。
[0026]半导体光放大器(SOA)11作为傅里叶锁模激光器10中的泵浦源，对激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于傅里叶域锁模光纤激光器的调频连续波激光成像系统，其特征是，发射端为傅里叶锁模光纤激光器，傅里叶锁模光纤激光器与分束器相连，激光经过分束后到达三个部分，分别为测量光路、辅助参考光路以及气体池校准光路，激光射出测量光路、辅助参考光路以及气体池校准光路后都会经过光电探测器，光电探测器是连接测量光路、辅助参考光路和气体池校准光路与数据采集系统的桥梁，射入激光射出测量光路的光信号会被发射到聚焦合成孔径成像系统，激光最终到达数据采集系统。2.根据权利要求1所述基于傅里叶域锁模光纤激光器的调频连续波激光成像系统，其特征在于所述的傅里叶锁模光纤激光器为环形腔结构FDML扫频光纤激光器，其泵浦源为半导体光放大器，激光发射后在环形结构中传播，经过光纤隔离器后经过耦合器，其中部分激光存在于环形腔结构中，另一部分传输到探测器，探测器连接数据采集端，用于测量被耦合器耦合后的激光的参数，留在环形结构中的激光通过色散光纤到达FDML扫描频率器以及偏振控制器，经过光纤隔离器再次到达半导体光放大器，完成整个的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周圣杰，林伟浩，邵理阳，
申请(专利权)人：周圣杰，
类型：发明
国别省市：