一種雙波長激光器實(shí)現(xiàn)光路補(bǔ)償?shù)臒o源式激光測(cè)距裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙波長激光器實(shí)現(xiàn)光路補(bǔ)償?shù)臒o源式激光測(cè)距裝置，其中雙波長激光器與WDM連接，WDM通過第一光纖將第一波長光信號(hào)輸入到光環(huán)行器，光環(huán)行器將第一波長光信號(hào)發(fā)射到反光平面，從反光平面反射的第一波長光反射信號(hào)進(jìn)入到光環(huán)行器，光環(huán)行器將第一波長光反射信號(hào)通過第二光纖輸入到光分路器，WDM輸出的第二波長光信號(hào)通過第三段光纖進(jìn)入光分路器，光分路器的輸出端與APD連接。本實(shí)用新型利用雙波長激光器可以達(dá)到光程補(bǔ)償?shù)哪康?，并且不引入其他干擾；利用波分復(fù)用器WDM使得不同的波長的光進(jìn)入相應(yīng)的光通道，構(gòu)建的光路穩(wěn)定；采用的光學(xué)器件技術(shù)成熟，在補(bǔ)償光路的情況下，成本增加不大。
【專利說明】 一種雙波長激光器實(shí)現(xiàn)光路補(bǔ)償?shù)臒o源式激光測(cè)距裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種雙波長激光器實(shí)現(xiàn)光路補(bǔ)償?shù)臒o源式激光測(cè)距裝置，適用于光纖式無源激光測(cè)距裝置中實(shí)現(xiàn)光路校準(zhǔn)和補(bǔ)償。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的無源式激光測(cè)距裝置，由于使用了很長的光纖，在使用的過程中光纖會(huì)受到溫度等外界因素的影響，造成光纖的折射率發(fā)生變化從而光程改變，并且光纖傳輸路徑溫度等外界因素變化不均勻，使得光程漂移補(bǔ)償很難實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)的補(bǔ)償方法是利用兩個(gè)激光器分別構(gòu)成兩個(gè)光路一個(gè)作為測(cè)量光路一個(gè)作為參考光路，通過做差來實(shí)現(xiàn)抵消光在光纖中光程的變化，但由于兩個(gè)激光器自身的溫度不一致導(dǎo)致在補(bǔ)償?shù)倪^程中會(huì)帶來激光器自身溫度造成的相位漂移，使得無源式激光測(cè)距裝置測(cè)量不準(zhǔn)確甚至無法測(cè)量。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種雙波長激光器實(shí)現(xiàn)光路補(bǔ)償?shù)臒o源式激光測(cè)距裝置，通過雙波長激光器產(chǎn)生兩個(gè)不同波長的激光，一個(gè)波長的激光和波分復(fù)用器(WDM)構(gòu)成外光路用于測(cè)量距離，另一波長的激光和波分復(fù)用器(WDM)構(gòu)成內(nèi)光路作為參考光路，在不增加成本的情況下，補(bǔ)償由于外界溫度等因素影響造成不能進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量甚至不能測(cè)量。
[0004]本實(shí)用新型的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]一種雙波長激光器實(shí)現(xiàn)光路補(bǔ)償?shù)臒o源式激光測(cè)距裝置，包括激光測(cè)距模塊，所述的激光測(cè)距模塊包括雙波長激光器和APD，雙波長激光器輸出的激光通過WDM波分復(fù)用器分為第一波長光信號(hào)和第二波長光信號(hào)，WDM波分復(fù)用器通過第一光纖將第一波長光信號(hào)輸入到光環(huán)行器，光環(huán)行器將第一波長光信號(hào)發(fā)射到反光平面，從反光平面反射的第一波長光反射信號(hào)進(jìn)入到光環(huán)行器，光環(huán)行器將第一波長光反射信號(hào)通過第二光纖輸入到光分路器，WDM波分復(fù)用器通過第三光纖將第二波長光信號(hào)輸入到光分路器，光分路器的輸出端與APD連接。
[0006]如上所述的第一光纖與第二光纖的長度和等于第三光纖的長度。
[0007]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0008]1、利用雙波長激光器可以達(dá)到光程補(bǔ)償?shù)哪康?，并且不引入其他干擾。
[0009]2、利用波分復(fù)用器WDM使得不同的波長的光進(jìn)入相應(yīng)的光通道，構(gòu)建的光路穩(wěn)定。
[0010]3、采用的光學(xué)器件技術(shù)成熟，在補(bǔ)償光路的情況下，成本增加不大。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的原理框圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型的激光測(cè)距模塊的原理框圖。
[0013]圖中:1-激光測(cè)距模塊；2_WDM波分復(fù)用器；3_光分路器；4_光環(huán)形器；5_反光平面；101-頻率產(chǎn)生電路；102_激光器驅(qū)動(dòng)電路；103_雙波長激光器；104_參考混頻電路；105- AH)混頻接收電路；106- APD (雪崩光電二極管)；107-供電電路；108-異或電路；109-鑒相器；110_可調(diào)高壓模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳述。
[0016]如圖1所示:一種雙波長激光器實(shí)現(xiàn)光路補(bǔ)償?shù)臒o源式激光測(cè)距裝置，將高頻載波調(diào)制在激光測(cè)距模塊I的雙波長激光器103上，先后發(fā)出兩種不同波長的光信號(hào)，記為第一波長光信號(hào)和第二波長光信號(hào)，第一波長光信號(hào)通過光纖稱合進(jìn)WDM波分復(fù)用器2,由于WDM波分復(fù)用器2能夠?qū)⒉煌ㄩL的光信號(hào)區(qū)分開來并沿著不同的光信道傳輸而在另一光信道不產(chǎn)生該波長的光信號(hào)，該第一波長光信號(hào)通耦合進(jìn)光纖進(jìn)入光環(huán)形器4，光環(huán)形器4接收到的第一波長光信號(hào)，傳輸給光準(zhǔn)直鏡，光準(zhǔn)直鏡將第一波長的光信號(hào)直射在反光平面上，反光平面將接收到的第一波長光信號(hào)重新反射給光準(zhǔn)直鏡，由于光環(huán)形器4是一種光由端口 I輸入時(shí)，光幾乎毫無損失的由端口 2輸出，其他端口沒有光輸出，當(dāng)光由端口 2輸入時(shí)，光幾乎毫無損失的由端口 3輸出，其他端口沒有光輸出。所以反射回來第一波長光反射信號(hào)能夠直接通過光纖傳輸給光分路器3，該過程中雙波長激光器103發(fā)出激光到WDM波分復(fù)用器2到光環(huán)形器4，光環(huán)形器4到光準(zhǔn)直器，光準(zhǔn)直器到反光平面，反光平面重新反射回光準(zhǔn)直器，光準(zhǔn)直器重新輸入到光環(huán)形器4并傳輸給光分路器3使得APD能夠接收到第一波長的光信號(hào)為外光路，用于測(cè)量光準(zhǔn)直器到反光平面的距離。整個(gè)外光路的距離L (外)=L (光纖)+L (待測(cè))。然后類似的第二波長光信號(hào)通過WDM波分復(fù)用器2直接進(jìn)入另一光信道，然后通過一根與外光路等長距離的光纖直接連接至光分路器3作為內(nèi)光路，用于作為參考光路(可以等效為第一光纖和第二光纖的長度和與第三光纖的長度相同)。整個(gè)內(nèi)光路的距離L (內(nèi))=L (光纖)。所述待測(cè)距離L (待測(cè))=L (外)-L (內(nèi))。由于利用了與之等長的光纖作為參考光路，在實(shí)際使用的過程中，一根光纜里面含有多芯光纖，從而很容易得到參考光路，因?yàn)殇佋O(shè)時(shí)所處的環(huán)境一樣，當(dāng)環(huán)境變化時(shí)L(光纖)會(huì)因?yàn)楣饫w折射率的變化而變化，最后的結(jié)果取差值可以抵消該變化帶來的影響。由于使用了雙波長激光器103,該雙波長激光器103能夠分時(shí)的分出兩種波長的光信號(hào),封裝在同一金屬管殼內(nèi)所以兩個(gè)不同波長激光器管芯的溫度是一樣的，在補(bǔ)償?shù)倪^程中不會(huì)因?yàn)閮蓚€(gè)不同波長激光器管芯溫度而造成相位漂移。并且在使用的過程中使用了 WDM波分復(fù)用器2，能夠很好的區(qū)分不同波長的光信號(hào)并具有很高的隔離度，不會(huì)產(chǎn)生串?dāng)_干擾。使用光環(huán)形器4能夠節(jié)省一個(gè)接收光準(zhǔn)直器，而只使用一個(gè)光準(zhǔn)直器既發(fā)射光信號(hào)也接收光信號(hào)，可以降低成本并將盲區(qū)降到很低。
[0017]如圖2所示:本實(shí)用新型的激光測(cè)距模塊I的組成，電路包含供電電路107，給各功能電路供電，頻率產(chǎn)生電路101產(chǎn)生一高頻信號(hào)SI并同時(shí)產(chǎn)生另一高頻信號(hào)S2，SI和S2頻率相差很低的頻率，直接通過參考混頻電路將SI和S2混頻產(chǎn)生低頻信號(hào)S3。同時(shí)產(chǎn)生的高頻信號(hào)SI通過激光器驅(qū)動(dòng)電路102驅(qū)動(dòng)雙波長激光器103發(fā)出第一波長的光信號(hào)，第一波長光信號(hào)通過WDM進(jìn)入外光路后由APD接收含有該高頻信號(hào)SI的激光，可調(diào)高壓模塊110改變APD106接收到光信號(hào)后放大的增益，APD接收到的光信號(hào)作用于APD混頻接收電路105同時(shí)頻率產(chǎn)生電路101產(chǎn)生的高頻信號(hào)S2也作用于APD混頻接收電路105，經(jīng)過APD混頻接收電路105得到低頻信號(hào)S4。S3和S4同時(shí)輸出給鑒相器109，得到外光路的相位差的信號(hào)S5。同樣的雙波長激光器103發(fā)出第二波長的光信號(hào)到內(nèi)光路得到內(nèi)光的相位差的信號(hào)S6。將表示外光路的信號(hào)S5和表示內(nèi)光路的信號(hào)S6經(jīng)過異或電路后即可以得到表示內(nèi)外光路差值的信號(hào)，其高電平的脈寬大小代表光環(huán)形器距離反光平面的距離，即為光纖式無源激光測(cè)距裝置的待測(cè)距離。
[0018]在本實(shí)施例中，可選用如下器件:
[0019]雙波長激光器103:羅姆RLD2WMNL2，663/785nm 5mW雙波長激光器。
[0020]WDM波分復(fù)用器2:650/790波分復(fù)用器FC/PC。
[0021]光環(huán)形器4:650nm三端口光環(huán)形器，F(xiàn)C/PC。
[0022]光準(zhǔn)直器:非球面光纖準(zhǔn)直器，F(xiàn)C/PC。
[0023]反光平面5:3M磚石級(jí)反光膜。
[0024]光分路器3:650nm多模I分2 FC/PC光分路器。
[0025]APD106:AD500_8 或者 AD230-8。
[0026]頻率產(chǎn)生電路101: TI公司CKEL925。
[0027]參考混頻電路104: PHILIPS 公司 BGA2022。
[0028]可調(diào)高壓模塊110:BOOST升壓電路及倍壓電路。
[0029]APD混頻接收電路105 =APD直接混頻電路及跨阻放大電路及二階巴特沃茲帶通電路。
[0030]鑒相器109:鑒相電路。
[0031]異或電路108:高速異或邏輯電路。
[0032]供電電路107 =DC-DC電源LDO電源。
[0033]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種雙波長激光器實(shí)現(xiàn)光路補(bǔ)償?shù)臒o源式激光測(cè)距裝置，包括激光測(cè)距模塊(1)，其特征在于，所述的激光測(cè)距模塊(I)包括雙波長激光器(103)和APD (106)，雙波長激光器(103)輸出的激光通過WDM波分復(fù)用器(2)分為第一波長光信號(hào)和第二波長光信號(hào)，WDM波分復(fù)用器(2)通過第一光纖將第一波長光信號(hào)輸入到光環(huán)行器(4)，光環(huán)行器(4)將第一波長光信號(hào)發(fā)射到反光平面(5)，從反光平面(5)反射的第一波長光反射信號(hào)進(jìn)入到光環(huán)行器(4)，光環(huán)行器(4)將第一波長光反射信號(hào)通過第二光纖輸入到光分路器(3)，WDM波分復(fù)用器(2)通過第三光纖將第二波長光信號(hào)輸入到光分路器(3),光分路器(3)的輸出端與APD (106)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波長激光器實(shí)現(xiàn)光路補(bǔ)償?shù)臒o源式激光測(cè)距裝置，其特征在于，所述的第一光纖與第二光纖的長度和等于第三光纖的長度。
【文檔編號(hào)】G01S17/08GK204086538SQ201420578296
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】劉高軍, 陳鵬, 張春萍, 陳銀, 胡學(xué)秋, 舒來 申請(qǐng)人:武漢新烽光電科技有限公司