【技术实现步骤摘要】
本公开涉及智能制造装备产业领域，具体涉及一种基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达。
技术介绍
1、调频连续波干涉测距(frequency modulated continuous wave，fmcw)作为一种新型相干探测技术，结合了光学干涉和无线电雷达技术的优点，通过向待测目标发射频率连续调制的激光，使由位于待测目标上的待测目标点反射的信号光与参考光发生干涉，并对干涉产生的拍频信号频率进行解调，即可实现高精度、大动态范围的距离测量，广泛应用于航天、航空、汽车、船舶等大型先进设备制造领域。但在实际应用中，待测目标容易受到外界影响而发生振动，而且在智能装配等领域，还需要实对运动部件进行实时跟踪监测，此时拍频信号会受到待测目标运动的影响而产生多普勒效应，具体而言，由于待测目标相对测距系统具有相对运动速度，使得拍频信号的频率中包括了多普勒效应产生的频移分量(简称为多普勒频移分量)，并且多普勒频移与相对运动速度相关，从而影响距离测量的测量精度，另外待测目标相对测距系统的相对运动速度越大，距离测量的误差也越大。
2、在一种现有技术中(现有技术1)，测距系统采用单激光光源，并将单激光光源进行三角波调制获得调频连续波，调频连续波具有频率随着时间变化而增大(也可称为上啁啾)和频率随着时间变化而下降(也可称为下啁啾)的波形组合，由于待测目标运动所产生的多普勒效应在上啁啾期间产生的多普勒频移分量与在下啁啾期间产生的多普勒频移分量是互为相反的，从而能够获得上啁啾期间和下啁啾期间的拍频信号的拍频频率之和，进而减少运动引起的多普勒效
3、针对现有技术1的缺陷，又提出另一种现有技术(现有技术2)，测距系统采用双激光光源，其中第一路光源经由三角波调制获得第一调制光，第二路光源经由三角波调制获得第二调制光(调制方式通常为电学调相方式)，并且第一调制光的上啁啾对应于第二调制光的下啁啾，第一调制光的下啁啾对应于第二调制光的上啁啾，第一路光源和第二路光源各自独立地向待测目标发射激光，并获得各自独立的拍频信号，从而能够获得第一调制光的上啁啾期间和第二调制光的下啁啾期间拍频信号的拍频频率或者第一调制光的下啁啾期间和第二调制光的上啁啾期间拍频信号的拍频频率，进而减少运动引起的多普勒效应的影响。
4、然而，与现有技术1相比，在现有技术2中，测距系统虽然能够在半个调制周期内获得较精确的测量距离，有利于提高测距系统的测量速度和测量效率，但是现有技术2存在双激光光源的同步性和非线性问题，增加了信号处理难度，同时使用双激光光源也增加了设备成本。因此，需要一种既能解决现有技术1的测量速度和测量效率不佳的问题，又能够解决现有技术2中光源的同步性和非线性问题。
技术实现思路
1、本公开有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，能够采用单光源和双光栅调制来解决调频连续波干涉测距中的多普勒频移问题，具有结构简单、成本低、同步性好以及调制速度快的优点。
2、为此，本公开提供一种基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，包括：发生模块、调制模块、干涉测距模块以及多个耦合元件，所述发生模块配置为基于锁模脉冲技术获得脉冲激光，脉冲激光经由第一耦合元件分为第一光束和第二光束，所述调制模块包括正色散啁啾光纤光栅和负色散啁啾光纤光栅，所述第一光束经由所述正色散啁啾光纤光栅调制后形成第一调制光束，所述第二光束经由所述负色散啁啾光纤光栅调制后形成与所述第一调制光束反相的第二调制光束，所述第一调制光束和所述第二调制光束经由第二耦合元件耦合为目标光束，所述干涉测距模块包括出射单元和探测单元，所述出射单元配置为接收经过第三耦合元件的所述目标光束且反射部分所述目标光束至所述第三耦合元件作为参考光束，并且所述出射单元配置为透射部分所述目标光束作为测量光束，待测目标接收所述测量光束并反射所述测量光束至所述第三耦合元件以形成反射光束，所述探测单元接收经过所述第三耦合元件传播的所述参考光束和所述反射光束以获得所述待测目标的距离和多普勒频移量。
3、在本公开中，通过锁模脉冲技术，能够使发生模块获得脉冲时间极短、光束质量高、相干性高、能量密度高的脉冲激光；另外，脉冲激光再通过第一耦合元件分为第一光束和第二光束，由于第一光束和第二光束属于同一光源中利用分束方式获得的，因此能够提高后续对第一光束和第二光束进行调制并用于测量待测目标的距离时的同步性；另外，通过正色散啁啾光纤光栅和负色散啁啾光纤光栅分别对第一光束和第二光束进行调制，能够快速获得相位相反的第一调制光束和第二调制光束，因此即使脉冲激光未经任何调制，也能够通过调制模块快速获得可用于后续对待测目标进行测距同时抑制多普勒频移的两个调制光束，同时，较于电学调相方式，由于不采用软件控制，更能够提升调制速度和调制的稳定性；另外，第一调制光束和第二调制光束经由第二耦合元件耦合为目标光束，能够便于在一个光路中对待测目标进行测距，即能够简化设备结构以降低成本；另外，通过干涉测距模块，能够在基于目标光束对待测目标进行测距的同时抑制多普勒频移；另外，在测距时通过第三耦合元件的配合将目标光束在干涉测距模块中形成的参考光束或通过待测目标反射形成的反射光束耦合在一个光路系统中，由此能够进一步简化设备结构以降低成本。
4、另外，根据本公开所涉及的基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，可选地，所述干涉测距模块还包括设置于所述第三耦合元件与所述出射单元之间的偏振单元，所述偏振单元用于改变所述目标光束的偏振态。在这种情况下，通过设置于第三耦合元件与出射单元之间的偏振单元，即使目标光束和通过目标光束获得的参考光束、反射光束都在同一个光路中传播，由于偏振态不同，目标光束和通过目标光束获得的参考光束、反射光束不会相互影响，由此能够在简化设备结构的同时减少目标光束和通过目标光束获得的参考光束、反射光束可能在一个光路中传播的相互影响的问题，能够提升测距的准确性。
5、另外，根据本公开所涉及的基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，可选地，所述参考光束包括第一参考光束和第二参考光束，所述第一参考光束为经由所述出射单元反射的部分所述第一调制光束，所述第二参考光束为经由所述出射单元反射的部分所述第二调制光束；所述反射光束包括第一反射光束和第二反射光束，所述第一反射光束为经由所述出射单元透射且被所述待测目标反射的部分所述第一调制光束，所述第二反射光束为经由所述出射单元透射且被所述待测目标反射的部分所述第二调制光束；所述探测单元基于所述第一参考光束和所述第一反射光束获得第一距离信息，基于所述第二参考光束和所述第二反射光束获得第二距离信息，并基于所述第一距离信息和所述第二距离信息获得所述待测目标的距离和所述多普勒频移量。在这种情况下，由于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，其特征在于，包括：发生模块、调制模块、干涉测距模块以及多个耦合元件，
2.如权利要求1所述的基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，其特征在于，
3.如权利要求1所述的基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，其特征在于，
4.如权利要求3所述的基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，其特征在于，
5.如权利要求4所述的基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，其特征在于，
6.如权利要求1所述的基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，其特征在于，
7.如权利要求6所述的基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，其特征在于，
8.如权利要求1所述的基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，其特征在于，
9.如权利要求4所述的基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，其特征在于，
10.如权利要求9所述的基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷
...【技术特征摘要】
1.一种基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，其特征在于，包括：发生模块、调制模块、干涉测距模块以及多个耦合元件，
2.如权利要求1所述的基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，其特征在于，
3.如权利要求1所述的基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，其特征在于，
4.如权利要求3所述的基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，其特征在于，
5.如权利要求4所述的基于正负色散啁啾光纤光栅抑制多普勒频移的激光雷达，...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯福荣，梁志明，张和君，刘怡，林海亮，张海叶，陈源，廖学文，吴兴发，
申请(专利权)人：深圳市中图仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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