基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距系统和方法技术方案

本发明专利技术提供基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距系统和方法，包括：信号光梳生成装置，其通过双向泵浦法结合PDH反馈稳定电路生成信号光梳，调节信号光梳生成装置内部的微型加热器，信号光梳重复频率可变；本振光梳生成装置，其通过双向泵浦法结合PDH反馈稳定电路生成本振光梳，本振光梳的重复频率固定；双光梳外差测距原理光路，基于重复频率可变的信号光梳和重复频率固定的本振光梳在双光梳外差测距原理光路中调节距离测量速率和范围。本发明专利技术在信号光梳重复频率改变的基础上，获得不同的重复频率差，通过对两个光梳重复频率差的调节精细控制距离测量速率，进而直接调整测距系统的模糊距离，并利用光学游标效应，大幅度提升模糊距离。提升模糊距离。提升模糊距离。

【技术实现步骤摘要】
基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距系统和方法


[0001]本专利技术涉及光学频率梳的精密距离测量的
，具体地，涉及一种基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距系统、方法、介质及终端。

技术介绍

[0002]光学频率梳是一种由频率间隔相等的谱线组成的电磁波。其中，基于微纳谐振腔非线性参量过程产生的耗散克尔孤子光学频率梳，具有高度相干、高重复频率和低噪声等特性，在光通信、超快测距、调频连续波激光雷达等领域得到广泛应用。利用光频梳自由光谱距离(FSR)高、脉冲速率快的优点，基于集成双光学频率梳的测距系统利用两组具有微小重复频率差的光频梳，通过光梳间梳齿对梳齿的原理产生多外差光谱和时间可分辨的干涉信号。基于双光梳的测距系统在高精度、高速率、大模糊范围方面提供了独一无二的综合性能，并在绝对距离测量方面展开了许多应用研究，在精密制导、导航定位、自动控制等需要高精度、大范围、超快速测距的场景中也具有很强的应用潜力。
[0003]然而，目前应用于双光梳距离测量的系统中，信号光梳和本振光梳的重复频率差通常是稳定且固定的，在测量过程中保持不变。在目前的双光梳测距方法中，由于信号光梳和本振光梳的重复频率保持不变，即两个光频梳的重复频率之差不变，由重复频率差直接决定的完成一次距离测量所需的时间都是固定不变的。此外，由信号光梳重复频率所决定的模糊距离也无法改变。因此，测距过程中无法对采样率和测量精度、灵敏度等按具体需要做相应的调整，不利于距离标定及精确测量。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距系统、方法、介质及终端。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供一种基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距系统，包括：
[0006]信号光梳生成装置，所述信号光梳生成装置通过双向泵浦法结合PDH反馈稳定电路生成信号光梳，通过调节信号光梳生成装置内部的微型加热器，所述信号光梳重复频率可变；
[0007]本振光梳生成装置，所述本振光梳生成装置通过双向泵浦法结合PDH反馈稳定电路生成本振光梳，所述本振光梳的重复频率固定；
[0008]双光梳外差测距原理光路，基于所述重复频率可变的信号光梳和重复频率固定的本振光梳在所述双光梳外差测距原理光路中调节距离测量速率和范围。
[0009]优选地，基于所述重复频率可变的信号光梳和重复频率固定的本振光梳在所述双光梳外差测距原理的整体系统光路中调节距离测量速率和范围，包括：
[0010]通过微型加热器改变信号光梳的重复频率，控制信号光梳和本振光梳的重复频率之差，调节完成一次距离测量所需的最短时间，即距离测量速率。
[0011]优选地，基于所述重复频率可变的信号光梳和重复频率固定的本振光梳在所述双光梳外差测距原理的整体系统光路中调节距离测量速率和范围，包括：
[0012]通过微型加热器改变信号光梳的重复频率，获得多个模糊距离，并利用游标效应基于多个模糊距离提升最终的模糊距离。
[0013]优选地，设定所述信号光梳的重复频率f
r,sig
作为采样频率，则采样时间间隔为ΔT＝1/f
r,sig
；所述本振光梳的重复频率为f
r,lo
，则信号光梳与本振光梳的重复频率差为Δf
r
，获得采样信号的周期为T
min
＝1/Δf
r
，即为完成一次距离测量所需的最短时间。
[0014]优选地，通过所述信号光梳的重复频率f
r,sig
，获得模糊距离
[0015]优选地，所述利用游标效应基于多个模糊距离L
amb,1
和L
amb,2
，提升最终的模糊距离为
[0016]根据本专利技术的第二个方面，提供一种基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距方法，采用任一项所述的基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距系统，包括：
[0017]启动信号光梳生成装置和本振光梳生成装置，通过双向泵浦法结合PDH反馈稳定电路分别生成信号光梳和本振光梳；
[0018]进行第一次距离测量，此时信号光梳重复频率为f
r,sig1
，本振光梳的重复频率为f
r,lo
，信号光梳与本振光梳的重复频率差为Δf
r,1
，经过测量时间1/Δf
r,1
，获得模糊距离L
amb,1
；
[0019]调整所述信号光梳生成装置的微型加热器，改变信号光梳重复频率；
[0020]进行第二次距离测量，此时信号光梳重复频率为f
r,sig2
，本振光梳的重复频率为f
r,lo
，信号光梳与本振光梳的重复频率差为Δf
r,2
，经过测量时间1/Δf
r,2
，获得模糊距离为L
amb,2
；
[0021]将第一次和第二次的测量结果结合进行提升，获得提升后的最终模糊距离
[0022]优选地，所述第一次距离测量前，信号光梳的重复频率大于所述本振光梳的重复频率；
[0023]所述第二次距离测量后，改变后的信号光梳重复频率大于所述本振光梳的重复频率。
[0024]根据本专利技术的第三个方面，提供一种终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时可用于运行任一项所述的系统，或，执行任一项所述的方法。
[0025]根据本专利技术的第四个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时可用于任一项所述的系统，或，执行任一项所述的方法。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0027]1、本专利技术实施例中的基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距系统和方法，在信号光梳重复频率改变的基础上，获得不同的重复频率差，通过对两个光梳重复频率差的调节可以精细控制测量一次距离所需的最短时间，即距离测量速率。
[0028]2、本专利技术实施例中的基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距系统和方法，信
号光梳生成采用具有微型加热器的集成微腔，通过对微型加热器施加控制信号可以改变生成的信号光梳的重复频率，进而直接调整测距系统的模糊距离；
[0029]3、本专利技术实施例中的基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距系统和方法，用经过微型加热器调控的具有不同的重复频率的信号光梳重复测量，利用光学游标效应，可以大幅度提升模糊距离；
[0030]4、本专利技术实施例中的基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距系统和方法，采用集成微腔，可以实现小型密封封装，提高器件对外部环境干扰因素的抵抗能力，简化系统构成，进一步提高系统稳定性。
附图说明
[0031]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0032]图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距系统，其特征在于，包括：信号光梳生成装置，所述信号光梳生成装置通过双向泵浦法结合PDH反馈稳定电路生成信号光梳，通过调节所述信号光梳生成装置内部的微型加热器，所述信号光梳重复频率可变；本振光梳生成装置，所述本振光梳生成装置通过双向泵浦法结合PDH反馈稳定电路生成本振光梳，所述本振光梳的重复频率固定；双光梳外差测距原理光路，基于所述重复频率可变的信号光梳和重复频率固定的本振光梳在所述双光梳外差测距原理光路中调节距离测量速率和范围。2.根据权利要求1所述的一种基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距系统，其特征在于，所述基于所述重复频率可变的信号光梳和重复频率固定的本振光梳在所述双光梳外差测距原理的整体系统光路中调节距离测量速率和范围，包括：通过微型加热器改变信号光梳的重复频率，控制信号光梳和本振光梳的重复频率之差，调节完成一次距离测量所需的最短时间，即距离测量速率。3.根据权利要求1所述的一种基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距系统，其特征在于，所述基于所述重复频率可变的信号光梳和重复频率固定的本振光梳在所述双光梳外差测距原理的整体系统光路中调节距离测量速率和范围，包括：通过微型加热器改变信号光梳的重复频率，获得多个模糊距离，并利用游标效应基于多个模糊距离提升最终的模糊距离。4.根据权利要求2所述的一种基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距系统，其特征在于，设定所述信号光梳的重复频率f
r,sig
作为采样频率，则采样时间间隔为ΔT＝1/f
r,sig
；设定所述本振光梳的重复频率为f
r,lo
，则信号光梳与本振光梳的重复频率差为Δf
r
，获得采样信号的周期为T
min
＝1/Δf
r
，即为完成一次距离测量所需的最短时间。5.根据权利要求3所述的一种基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距系统，其特征在于，通过所述信号光梳的重复频率f
r,sig
，获得模糊距离其中c为真空中的光速。6.根据权利要求3所述的一种基于微型加热器调节重复频率的双光梳测距系统，其特征在于，所述利用游...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晨华，周楷璐，杨悦晨，何广强，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：