一种消除FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰的光路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种消除FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰的光路。为了克服现有技术采用滤波器存在信号存在过渡带，会对带内信号造成损失的问题；包括：激光器组件，生成测量激光；分束器，基于测量激光生成测量光束和参考光束；光收发组件，将测量光束发射至待测物体表面，根据待测物体表面的散射光得到信号光束；光耦合组件，将参考光束和信号光束混频得到干涉光束；光探测组件，将干涉光束转化成电信号并放大，得到包含距离信息的差频信号。根据发射端面回波干扰信号的频率点，改变延迟光纤长度，将发射端面回波干扰信号的频率点平移至频率零点即可消除发射端面回波干扰信号，快速、低成本消除FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰。干扰。干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种消除FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰的光路


[0001]本技术涉及激光雷达领域，尤其涉及一种消除FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰的光路。

技术介绍

[0002]频率调制连续波(FMCW)激光雷达结合了传统电子微波雷达技术与激光干涉测量技术，利用差拍频率进行绝对距离测量。FMCW激光雷达具有测量距离远、精度高、抗干扰能力强，极高的距离和速度分辨率，因此FMCW激光雷达无论是在军事中还是民用中，都得到了广泛的应用。在过去的三十年间，随着光纤与光纤器件的发展，全光纤的FMCW干涉测量技术得到了快速的发展，光学FMCW干涉已经成为了现代光学的一个重要分支。
[0003]在全光纤FMCW激光雷达光路的搭建中，在光学收发组件中准直器发射端面会存在一个较强的干扰光信号，该干扰光信号在光探测组件中会生成一个频率较低但信号极强的干扰信号，对激光雷达最终距离的提取造成较大影响，影响激光雷达的整体性能。
[0004]目前是通过在电信号端增加滤波器，滤除干扰信号，但是滤波器存在信号存在过渡带，会对带内信号造成损失，且较为复杂，成本较高。

技术实现思路

[0005]本技术主要解决现有技术采用滤波器存在信号存在过渡带，会对带内信号造成损失的问题；提供一种消除FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰的光路。
[0006]本技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
[0007]一种消除FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰的光路，包括：
[0008]激光器组件，生成测量激光；
[0009]分束器，基于测量激光生成测量光束和参考光束；
[0010]光收发组件，将测量光束发射至待测物体表面，根据待测物体表面的散射光得到信号光束；光耦合组件，将参考光束和信号光束混频得到干涉光束；
[0011]光探测组件，将干涉光束转化成电信号并放大，得到包含距离信息的差频信号；
[0012]频谱仪，分析差频信号分别获得发射端面回波干扰信号和目标反射回波信号的频率点，改变延迟光纤长度。
[0013]根据发射端面回波干扰信号的频率点，改变延迟光纤长度，将发射端面回波干扰信号的频率点平移至频率零点即可消除发射端面回波干扰信号。
[0014]作为优选，所述的激光器组件包括窄线宽调频激光器和光纤掺铒放大器；窄线宽调频激光器的输出端连接光纤掺铒放大器的输入端，光纤掺铒放大器的输出端连接分束器的输入端。
[0015]选用窄线宽调频激光器，可对远距离目标进行高精度相干探测。选用光纤掺铒放大器，针对远距离和低反射率目标可调整掺铒放大器放大功率，保证目标反射回波信号强度。
[0016]作为优选，所述的光收发组件包括环形器、准直器和微振镜；
[0017]环形器a端口连接分束器光能量99％端，环形器b端口将测量光束输入到准直器发射，环形器c端口将目标反射回波信号和发射端面回波干扰信号输入到光耦合组件；
[0018]微振镜将准直器发射的测量光束反射到待测物体上。
[0019]选用微振镜，实现对目标的扫描。
[0020]作为优选，所述的分束器为光纤分束器，将激光器组件输出的测量激光按设定光能量比例生成参考光束和测量光束。
[0021]作为优选，所述的光纤耦合组件包括光纤衰减器、延迟光纤和耦合器；光纤衰减器输入端连接分束器光能量1％端，光纤衰减器输出端连接延迟光纤输入端，环形器c端口和延迟光纤输出端分别连接至耦合器输入端口，耦合器输出端连接光探测组件。
[0022]选用光纤衰减器，可针对光探测组件调整参考光的光能量，将参考光能量调整为最佳。选用延迟光纤，根据FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰信号，选用合适长度的延迟光纤消除该干扰信号。
[0023]作为优选，所述的光探测组件为平衡探测器。相比通常的直接探测器提高接收灵敏度。
[0024]作为优选，光纤延迟线长度L为：
[0025][0026]其中，n为光纤延迟线的折射率；
[0027]f为发射端面回波干扰信号产生的频率差；
[0028]B为窄线宽调频激光器生成的线性调频信号的带宽；
[0029]T为窄线宽调频激光器生成的线性调频信号的持续时间；
[0030]C为光速。
[0031]在原有的延迟光纤后端再增加折射率为n长度为L的延迟光纤，即可消除FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰。
[0032]本技术的有益效果是：
[0033]根据发射端面回波干扰信号的频率点，改变延迟光纤长度，将发射端面回波干扰信号的频率点平移至频率零点即可消除发射端面回波干扰信号，快速、低成本消除FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰。
附图说明
[0034]图1是本技术中消除FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰光路的组成结构框图。
[0035]图2是本技术中消除FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰光路的激光器组件结构框图。
[0036]图3是本技术中消除FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰光路的光收发组件结构框图。
[0037]图4是本技术中消除FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰光路的光学耦合组件结构框图。
[0038]图5是频谱仪采集到未消除发射端面回波干扰的频谱图。
[0039]图6是频谱仪采集到消除发射端面回波干扰的频谱图。
[0040]图中1.激光器组件，2.分束器，3.光收发组件，4.光耦合组件，5.光探测组件，6.窄线宽调频激光器，7.光纤掺铒放大器，8.环形器，9.准直器，10.微振镜，11.光纤衰振器，12.延迟光纤，13.耦合器。
具体实施方式
[0041]下面通过实施例，并结合附图，对本技术的技术方案作进一步具体的说明。
[0042]实施例：
[0043]本实施例的一种消除FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰的光路，如图1所示，包括激光器组件1、分束器2、光收发组件3、光耦合组件4、光探测组件5和频谱仪。
[0044]激光器组件1针对与待测物体的不同距离，生成测量激光；分束器2基于测量激光生成测量光束和参考光束；光收发组件3将测量光束发射至待测物体表面，根据待测物体表面的散射光得到信号光束；光耦合组件4将参考光束和信号光束混频得到干涉光束；光探测组件5将干涉光束转化成电信号并放大，得到包含距离信息的差频信号。频谱仪分析差频信号分别获得发射端面回波干扰信号和目标反射回波信号的频率点。
[0045]根据发射端面回波干扰信号的频率点，改变延迟光纤长度，将发射端面回波干扰信号的频率点平移至频率零点即可消除发射端面回波干扰信号。
[0046]如图2所示，激光器组件1包括窄线宽调频激光器6和光纤掺铒放大器7。
[0047]窄线宽调频激光器6的输出端连接光纤掺铒放大器7的输入端，光纤掺铒放大器7的输出端连接分束器2的输入端。
[0048]分束器2为光纤分束器，将激光器组件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消除FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰的光路，其特征在于，包括：激光器组件(1)，生成测量激光；分束器(2)，基于测量激光生成测量光束和参考光束；光收发组件(3)，将测量光束发射至待测物体表面，根据待测物体表面的散射光得到信号光束；光耦合组件(4)，将参考光束和信号光束混频得到干涉光束；光探测组件(5)，将干涉光束转化成电信号并放大，得到包含距离信息的差频信号；频谱仪，分析差频信号分别获得发射端面回波干扰信号和目标反射回波信号的频率点，改变延迟光纤长度。2.根据权利要求1所述的一种消除FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰的光路，其特征在于，所述的激光器组件(1)包括窄线宽调频激光器(6)和光纤掺铒放大器(7)；窄线宽调频激光器(6)的输出端连接光纤掺铒放大器(7)的输入端，光纤掺铒放大器(7)的输出端连接分束器(2)的输入端。3.根据权利要求1或2所述的一种消除FMCW光纤激光雷达发射端面回波干扰的光路，其特征在于，所述的光收发组件(3)包括环形器(8)、准直器(9)和微振镜(10)；环形器(8)a端口连接分束器(2)光能量99％端，环形器(8)b端口将测量光束输入到准直器(9)发射，环形器(8)c端口将目标反射回波信号和发射端面回波干扰信号输入到光耦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：任李烽，张合勇，周建松，王召杰，
申请(专利权)人：浙江光珀智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：