一种基于非线性光纤的测距方法技术

本发明专利技术涉及激光测距领域。本发明专利技术公开了一种基于非线性光纤的测距方法，包括如下步骤：步骤S1，采用扫频激光源输出第一扫频信号光束，采用固定频率激光源输出单频泵浦光束，单频泵浦光束的频率在第一扫频信号光束的频率范围外；步骤S2，将第一扫频信号光束和单频泵浦光束同时输入到非线性光纤中，产生第二扫频信号光束，第二扫频信号光束的频率范围跟第一扫频信号光束的频率范围是以单频泵浦光束的频率为中心镜像对称的；步骤S3，采用第一扫频信号光束和第二扫频信号光束，利用双扫频干涉测量法对待测目标进行测距。本发明专利技术不仅可以有效地补偿待测目标的振动漂移误差，测距精度高，且结构简单，体积小，成本低，同步性好，易于实现，抗震动性好。抗震动性好。抗震动性好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非线性光纤的测距方法


[0001]本专利技术属于激光测距领域，具体地涉及一种基于非线性光纤的测距方法。

技术介绍

[0002]基于频率扫描干涉法(FSI)的测距装置具有测量精度高，可以实现非接触式、无合作目标绝对距离测量的优势，适用于大尺寸非接触测量领域。待测目标的振动会对测量结果引入误差，而实际测量环境中的振动因素不可避免，环境中的机械振动、有源振动、空气湍流等因素都会引起待测目标的微小振动，微米级的振动量会被放大至毫米甚至厘米量级的漂移误差。
[0003]针对漂移误差对精密测量的不利影响，Schneider提出利用双扫频干涉测量法进行抑制，控制两台可调谐(扫频)激光器做同步同范围扫频，同一时刻，待测目标对两个扫频源的振动误差是相反的，即形成的两个干涉信号中携带着的漂移误差大小相同、方向相反，将两个干涉信号相乘即可分离共模量(漂移误差)。在此基础上，已发展出三角波调频、双边带调频等测距方式，都能较好地改善振动漂移误差对精密测量的不利影响，但上述的测距方法需要两台扫频激光器或射频发生器等作为产生双扫频光源的器件，一方面增加了测距装置的成本和体积，另一方面需要两路信号的时间同步性条件要求极为苛刻，实现难度高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于非线性光纤的测距方法用以解决上述存在的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于非线性光纤的测距方法，包括如下步骤：
[0006]步骤S1，采用扫频激光源输出第一扫频信号光束，采用固定频率激光源输出单频泵浦光束，单频泵浦光束的频率在第一扫频信号光束的频率范围外；
[0007]步骤S2，将第一扫频信号光束和单频泵浦光束同时输入到非线性光纤中，通过非线性光纤的四波混频效应产生第二扫频信号光束，第二扫频信号光束的频率范围跟第一扫频信号光束的频率范围是以单频泵浦光束的频率为中心镜像对称的；
[0008]步骤S3，采用第一扫频信号光束和第二扫频信号光束，利用双扫频干涉测量法对待测目标进行测距。
[0009]进一步的，步骤S2中，非线性光纤为高非线性光纤。
[0010]更进一步的，所述高非线性光纤为掺锗的高非线性光纤。
[0011]更进一步的，所述高非线性光纤的模场直径为4.28μm，色散值为2.775ps/(nm
·
km)，色散斜率为0.021ps/(nm2·
km)。
[0012]进一步的，所述单频泵浦光束与第一扫频信号光束的偏振态相同。
[0013]更进一步的，采用三桨偏振仪将单频泵浦光束的偏振方向调整至与第一扫频信号光束的偏振方向一致。
[0014]进一步的，所述第一扫频信号光束的扫频波长范围为1551
‑
1556nm。
[0015]更进一步的，所述单频泵浦光束的中心波长为1550nm。
[0016]进一步的，在步骤S2中，先采用光纤放大器将第一扫频信号光束和单频泵浦光束进行放大后，再同时输入到非线性光纤中。
[0017]进一步的，步骤S2还包括，采用滤波器对非线性光纤输出的光束进行滤波而得到第一扫频信号光束和第二扫频信号光束。
[0018]本专利技术的有益技术效果：
[0019]本专利技术不仅可以有效地补偿待测目标的振动漂移误差，测距精度高，且利用非线性光纤的四波混频效应产生第二扫频信号光束，结构简单，易于集成，体积小，成本低，同步性好，易于实现，抗震动性和稳定性好。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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。
[0021]图1为本专利技术具体实施例的方法流程图；
[0022]图2为本专利技术具体实施例的测距装置结构图；
[0023]图3为本专利技术具体实施例的第一扫频信号光束、单频泵浦光束和第二扫频信号光束的时频变化图；
[0024]图4为本专利技术的测距方法测量与单扫频干涉测量法在振动环境中测量对比图。
具体实施方式
[0025]为进一步说明各实施例，本专利技术提供有附图。这些附图为本专利技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本专利技术的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
[0026]现结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。
[0027]如图1所示，一种基于非线性光纤的测距方法，包括如下步骤：
[0028]步骤S1，采用扫频激光源输出第一扫频信号光束，采用固定频率激光源输出单频泵浦光束，单频泵浦光束的频率在第一扫频信号光束的频率范围外。
[0029]具体的，本实施例中，第一扫频信号光束的扫频波长范围优选为1551
‑
1556nm，单频泵浦光束的中心波长优选为1550nm，易于后续光路中滤波器的选型，降低成本，但并不限于此，在一些实施例中，第一扫频信号光束的扫频波长范围和单频泵浦光束的中心波长也可以是其它数值，只要单频泵浦光束的中心波长不在第一扫频信号光束的扫频波长范围内即可。
[0030]本具体实施例中，采用外腔式可调频激光器1输出第一扫频信号光束，如图2所示，具体的，外腔式可调频激光器1的型号为NewFoucs(TLB
‑
6700)，调频范围为1520
‑
1570nm，最大调制速度为20nm/s，最大输出功率为30mW，但并不以此为限，在一些实施例中，也可以采
用现有的其它扫频激光器来输出第一扫频信号光束。
[0031]本具体实施例中，采用Thorlabs(SFL1550P)的固定频率激光器2输出单频泵浦光束，线宽50kHz，输出功率40mW，但并不以此为限。
[0032]步骤S2，将第一扫频信号光束和单频泵浦光束同时输入到非线性光纤3中，通过非线性光纤3的四波混频效应产生第二扫频信号光束，第二扫频信号光束的频率范围跟第一扫频信号光束的频率范围是以单频泵浦光束的频率为中心镜像对称的。
[0033]四波混频(FWM)是非线性光学中与克尔效应相关的一种互调现象，一个或几个光波的光子被湮灭，同时产生了几个不同频率的新光子，在此参数化的非线性过程，传入光子的能量和动量是守恒的，常发生在具有高三阶非线性极化率系数的介质中。因此，将第一扫频信号光束和单频泵浦光束同时输入到非线性光纤3中，通过非线性光纤3的四波混频效应会产生第二扫频信号光束，第二扫频信号光束的频率范围跟第一扫频信号光束的频率范围是以单频泵浦光束的频率为中心镜像对称的，如图3所示，其中，f1
‑
f2为第一扫频信号光束的扫频范围，f0为单频泵浦光束的固定频率，f3
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于非线性光纤的测距方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，采用扫频激光源输出第一扫频信号光束，采用固定频率激光源输出单频泵浦光束，单频泵浦光束的频率在第一扫频信号光束的频率范围外；步骤S2，将第一扫频信号光束和单频泵浦光束同时输入到非线性光纤中，通过非线性光纤的四波混频效应产生第二扫频信号光束，第二扫频信号光束的频率范围跟第一扫频信号光束的频率范围是以单频泵浦光束的频率为中心镜像对称的；步骤S3，采用第一扫频信号光束和第二扫频信号光束，利用双扫频干涉测量法对待测目标进行测距。2.根据权利要求1所述的基于非线性光纤的测距方法，其特征在于：步骤S2中，非线性光纤为高非线性光纤。3.根据权利要求2所述的基于非线性光纤的测距方法，其特征在于：所述高非线性光纤为掺锗的高非线性光纤。4.根据权利要求3所述的基于非线性光纤的测距方法，其特征在于：所述高非线性光纤的模场直径为4.28μm，色散值为2.775ps/(nm
·
km)，色散斜率为0.02...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙栋，宋鲁明，罗文国，林洪沂，刘虹，穆瑞珍，
申请(专利权)人：厦门彼格科技有限公司，
类型：发明
国别省市：