一种激光器频率响应的校正系统和方法技术方案

本申请提供了一种激光器频率响应的校正系统和方法，涉及激光器技术领域。该系统包括：依次连接的激光光源模块、信号分束模块、长延时纤、信号合束模块、探测器模块和信号采集与处理模块，其中，激光光源模块调制激光器发出的激光信号的频率时，采用的第一调制信号包括串联的第二调制信号与直流调制信号，长延时纤的长度满足的条件为：T2<τ＝nL/c<T1。基于本申请提供的激光器频率响应的校正系统和方法可以提高激光器实际频率响应信号与理想频率响应信号之间的一致性。响应信号之间的一致性。响应信号之间的一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种激光器频率响应的校正系统和方法


[0001]本申请涉及激光器
，尤其涉及一种激光器频率响应的校正系统和方法。

技术介绍

[0002]调频连续波激光雷达具有测量范围大、抗干扰能力强和分辨率高等优势，已广泛应用于目标探测、自动驾驶等领域。以目标探测领域为例，一般的调频连续波激光雷达系统通过激光器向目标发射调制的激光信号，并接收目标反射的回波信号，同时根据探测信号和回波信号混频后的差频信号推算出目标的距离、速度等信息。
[0003]激光器的实际响应信号与理想信号之间的一致程度对调频连续波激光雷达的测量精度影响较大。实际应用中，由于受到激光器器件本身或者产生调制信号的器件的影响，在利用线性调制信号或非线性调制信号对激光器进行调制时，激光器的实际响应信号与理想信号之间的差距较大，导致基于调频连续波激光雷达的测量装置或者系统对目标的测量结果具有较大的误差。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种激光器频率响应的校正系统和方法，可以提高激光器实际频率响应信号与理想频率响应信号之间的一致性。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种激光器频率响应的校正系统，该系统包括：依次连接的激光光源模块、信号分束模块、长延时纤、信号合束模块、探测器模块和信号采集与处理模块；激光光源模块用于发出激光信号，并根据第一调制信号调制激光信号的频率，第一调制信号包括串联的第二调制信号与直流调制信号；信号分束模块用于将激光信号分成本振光和测试光，测试光经长延时纤延迟处理输出延迟光信号，信号合束模块用于将本振光和延迟光信号合束为混频光信号，探测器模块用于将混频光信号转换为电信号，信号采集与处理模块用于根据电信号对第二调制信号进行调整，得到目标调制信号，目标调制信号用于触发激光器的频率响应；
[0006]长延时纤的长度满足的条件为：其中，T2为第二调制信号的周期，T1为直流调制信号的周期，τ为测试光的延迟时长，L为长延时纤的长度，n为长延时纤的折射率，c为光速。
[0007]本申请提供的激光器频率响应的校正系统将传统的第二调制信号(即非线性调制信号或非线性调制信号)与直流调制信号串联起来作为第一调制信号，以对激光器发出的激光信号的频率进行调制。利用长延时纤对激光信号分束后得到的测试光进行延迟处理，当延迟时长大于第二调制信号的周期且小于直流调制信号的周期时，可以使延迟光信号的波形中频率变化的区域与本振光的波形中频率变化的区域完全不重叠，避免在合束的过程中延迟光信号与本振光因发生干涉导致重叠区域的幅值产生变化，进而无法获取激光器实际响应的波形。延迟光信号与本振光差频得到的混频光信号的波形更接近于激光器实际响
应的波形，则可以通过混频光信号准确地测量激光器的实际响应波形。将混频光信号转换成电信号后，可以根据电信号对第二调制信号进行调整，得到理想的目标调制信号，使激光器的实际响应波形更接近于理想的响应波形，提高实际响应信号与理想信号的一致性。
[0008]可选地，激光光源模块包括驱动单元、调制单元和激光器；驱动单元分别与信号采集与处理模块和激光器连接，驱动单元用于驱动激光器发出激光信号，调制单元用于产生第一调制信号，以调制激光信号的频率，信号采集与处理模块用于根据电信号控制驱动单元对第二调制信号进行调整，调制单元用于调制激光信号的频率。
[0009]可选地，信号采集与处理模块包括信号采集单元和信号处理单元，探测器模块通过信号采集单元与信号处理单元连接；信号采集单元包括采集卡，探测器模块包括光电探测器；采集卡用于根据第二调制信号的周期对电信号进行截取，得到有效电信号；信号处理单元用于对有效电信号进行时频转换处理，得到时频响应信号，并根据时频响应信号与预设的目标时频响应信号之间的相对误差，对第二调制信号进行调整，得到目标调制信号。
[0010]可选地，采集卡的采样频率大于激光器的调频带宽的2倍，且采集卡的带宽与光电探测器的带宽均大于激光器的调频带宽。
[0011]基于上述可选地方式，采集卡的采样频率大于激光器的调频带宽的2倍，且采集卡的带宽大于激光器的调频带宽时，可以确保采集卡完整地截取一个周期内的有效信号。光电探测器的带宽大于激光器的调频带宽时，才可以将一定频率范围内的混频光信号转换成电信号。
[0012]第二方面，本申请实施例提供了一种激光器频率响应的校正方法，应用于第一方面中任一项所述的激光器频率响应的校正系统，校正方法包括：利用第一调制信号调制激光器发出的激光信号的频率，第一调制信号包括串联的第二调制信号与直流调制信号；将激光信号分成本振光和测试光，通过长延时纤对测试光进行延迟处理得到对应的延迟光信号，将本振光和延迟光信号合束为混频光信号，并将混频光信号转换为电信号；根据电信号对第二调制信号进行调整，得到目标调制信号，目标调制信号用于触发激光器的频率响应；长延时纤的长度满足的条件为：
[0013]其中，T2为第二调制信号的周期，T1为直流调制信号的周期，τ为测试光的延迟时长，L为长延时纤的长度，n为长延时纤的折射率，c为光速。
[0014]可选地，根据电信号对第二调制信号进行调整，得到目标调制信号，包括：对电信号进行时频转换处理，得到时频响应信号；确定时频响应信号和预设的目标时频响应信号之间的相对误差；根据相对误差对第二调制信号进行调整，得到目标调制信号。
[0015]可选地，根据相对误差对第二调制信号进行调整，得到目标调制信号，包括：当相对误差不满足预设条件时，根据相对误差对第二调制信号进行调整，并基于调整后的第二调制信号更新第一调制信号，以及返回执行利用第一调制信号调制激光器发出的激光信号的频率的步骤，直至相对误差满足预设条件；当相对误差满足预设条件时，确定调整后的第二调制信号为目标调制信号。
[0016]可选地，确定时频响应信号和预设的目标时频响应信号之间的相对误差，包括：根据公式E
r
＝(S
i
‑
S
t
)/S
t
确定时频响应信号和预设的目标时频响应信号之间的相对误差，其中，E
r
为相对误差，S
i
为时频响应信号，S
t
为预设的目标时频响应信号。
[0017]可选地，根据相对误差对第二调制信号进行调整，包括：根据公式U
t+1
＝(1+E
r
*α)*U
t
对第二调制信号进行调整，其中，U
t
为第二调制信号，U
t+1
为调整后的第二调制信号，E
r
为相对误差，α为参数。
[0018]基于上述可选地方式，由于每一时刻激光器实际的时频响应信号与理想的时频响应信号之间的差值都不相同，所以需要计算每一时刻的时频响应信号和预设的目标时频响应信号之间的相对误差，并基于该相对误差对第二调制信号对应的每一时刻进行调整。
[0019]可选地，对电信号进行时频转换处理，得到时频响应信号，包括：根据第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光器频率响应的校正系统，其特征在于，所述系统包括：依次连接的激光光源模块、信号分束模块、长延时纤、信号合束模块、探测器模块和信号采集与处理模块；所述激光光源模块用于根据第一调制信号调制激光器发出的激光信号的频率，所述第一调制信号包括串联的第二调制信号与直流调制信号；所述信号分束模块用于将所述激光信号分成本振光和测试光，所述测试光经所述长延时纤延迟处理输出延迟光信号，所述信号合束模块用于将所述本振光和所述延迟光信号合束为混频光信号，所述探测器模块用于将所述混频光信号转换为电信号，所述信号采集与处理模块用于根据所述电信号对所述第二调制信号进行调整，得到目标调制信号，所述目标调制信号用于触发所述激光器的频率响应；所述长延时纤的长度满足的条件为：其中，T2为所述第二调制信号的周期，T1为所述直流调制信号的周期，τ为所述测试光的延迟时长，L为所述长延时纤的长度，n为所述长延时纤的折射率，c为光速。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光光源模块包括驱动单元、调制单元和所述激光器；所述驱动单元分别与所述信号采集与处理模块和所述激光器连接，所述驱动单元用于驱动所述激光器发出激光信号，所述调制单元用于产生所述第一调制信号，以调制所述激光信号的频率，所述信号采集与处理模块用于根据所述电信号控制所述调制单元对所述第二调制信号进行调整。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述信号采集与处理模块包括信号采集单元和信号处理单元，所述探测器模块通过所述信号采集单元与所述信号处理单元连接；所述信号采集单元包括采集卡，所述探测器模块包括光电探测器，所述采集卡用于根据所述第二调制信号的周期对所述电信号进行截取，得到有效电信号；所述信号处理单元用于对所述有效电信号进行时频转换处理，得到时频响应信号，并根据所述时频响应信号与预设的目标时频响应信号之间的相对误差，对所述第二调制信号进行调整，得到所述目标调制信号。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述采集卡的采样频率大于所述激光器的调频带宽的2倍，且所述采集卡的带宽与所述光电探测器的带宽均大于所述激光器的调频带宽。5.一种激光器频率响应的校正方法，其特征在于，应用于如权利要求1
‑
4任一项所述的激光器频率响应的校正系统，所述方法包括：利用第一调制信号调制激光器发出的激光信号的频率，所述第一调制信号包括串联的第二调制信号与直流调制信号；将所述激光信号分成本振光和测试光，通过所述长延时纤对所述测试光进行延迟处理得到对应的延迟光信号，将所述本振光和所述延迟光信号合束为混频光信号，并将所述混频光信...

【专利技术属性】
技术研发人员：汝洪武，徐洋，
申请(专利权)人：北京万集科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：