一种双波长激光器实现光路补偿的无源式激光测距装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种双波长激光器实现光路补偿的无源式激光测距装置，其中双波长激光器与WDM连接，WDM通过第一光纤将第一波长光信号输入到光环行器，光环行器将第一波长光信号发射到反光平面，从反光平面反射的第一波长光反射信号进入到光环行器，光环行器将第一波长光反射信号通过第二光纤输入到光分路器，WDM输出的第二波长光信号通过第三段光纤进入光分路器，光分路器的输出端与APD连接。本实用新型利用双波长激光器可以达到光程补偿的目的，并且不引入其他干扰；利用波分复用器WDM使得不同的波长的光进入相应的光通道，构建的光路稳定；采用的光学器件技术成熟，在补偿光路的情况下，成本增加不大。
【专利说明】 一种双波长激光器实现光路补偿的无源式激光测距装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光电【技术领域】，具体涉及一种双波长激光器实现光路补偿的无源式激光测距装置，适用于光纤式无源激光测距装置中实现光路校准和补偿。
【背景技术】
[0002]传统的无源式激光测距装置，由于使用了很长的光纤，在使用的过程中光纤会受到温度等外界因素的影响，造成光纤的折射率发生变化从而光程改变，并且光纤传输路径温度等外界因素变化不均匀，使得光程漂移补偿很难实现，传统的补偿方法是利用两个激光器分别构成两个光路一个作为测量光路一个作为参考光路，通过做差来实现抵消光在光纤中光程的变化，但由于两个激光器自身的温度不一致导致在补偿的过程中会带来激光器自身温度造成的相位漂移，使得无源式激光测距装置测量不准确甚至无法测量。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种双波长激光器实现光路补偿的无源式激光测距装置，通过双波长激光器产生两个不同波长的激光，一个波长的激光和波分复用器(WDM)构成外光路用于测量距离，另一波长的激光和波分复用器(WDM)构成内光路作为参考光路，在不增加成本的情况下，补偿由于外界温度等因素影响造成不能进行准确的测量甚至不能测量。
[0004]本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现:
[0005]一种双波长激光器实现光路补偿的无源式激光测距装置，包括激光测距模块，所述的激光测距模块包括双波长激光器和APD，双波长激光器输出的激光通过WDM波分复用器分为第一波长光信号和第二波长光信号，WDM波分复用器通过第一光纤将第一波长光信号输入到光环行器，光环行器将第一波长光信号发射到反光平面，从反光平面反射的第一波长光反射信号进入到光环行器，光环行器将第一波长光反射信号通过第二光纤输入到光分路器，WDM波分复用器通过第三光纤将第二波长光信号输入到光分路器，光分路器的输出端与APD连接。
[0006]如上所述的第一光纤与第二光纤的长度和等于第三光纤的长度。
[0007]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点:
[0008]1、利用双波长激光器可以达到光程补偿的目的，并且不引入其他干扰。
[0009]2、利用波分复用器WDM使得不同的波长的光进入相应的光通道，构建的光路稳定。
[0010]3、采用的光学器件技术成熟，在补偿光路的情况下，成本增加不大。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的原理框图；
[0012]图2为本实用新型的激光测距模块的原理框图。
[0013]图中:1-激光测距模块；2_WDM波分复用器；3_光分路器；4_光环形器；5_反光平面；101-频率产生电路；102_激光器驱动电路；103_双波长激光器；104_参考混频电路；105- AH)混频接收电路；106- APD (雪崩光电二极管)；107-供电电路；108-异或电路；109-鉴相器；110_可调高压模块。
【具体实施方式】
[0014]以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详细描述。
[0015]下面结合附图对本实用新型做进一步的详述。
[0016]如图1所示:一种双波长激光器实现光路补偿的无源式激光测距装置，将高频载波调制在激光测距模块I的双波长激光器103上，先后发出两种不同波长的光信号，记为第一波长光信号和第二波长光信号，第一波长光信号通过光纤稱合进WDM波分复用器2,由于WDM波分复用器2能够将不同波长的光信号区分开来并沿着不同的光信道传输而在另一光信道不产生该波长的光信号，该第一波长光信号通耦合进光纤进入光环形器4，光环形器4接收到的第一波长光信号，传输给光准直镜，光准直镜将第一波长的光信号直射在反光平面上，反光平面将接收到的第一波长光信号重新反射给光准直镜，由于光环形器4是一种光由端口 I输入时，光几乎毫无损失的由端口 2输出，其他端口没有光输出，当光由端口 2输入时，光几乎毫无损失的由端口 3输出，其他端口没有光输出。所以反射回来第一波长光反射信号能够直接通过光纤传输给光分路器3，该过程中双波长激光器103发出激光到WDM波分复用器2到光环形器4，光环形器4到光准直器，光准直器到反光平面，反光平面重新反射回光准直器，光准直器重新输入到光环形器4并传输给光分路器3使得APD能够接收到第一波长的光信号为外光路，用于测量光准直器到反光平面的距离。整个外光路的距离L (外)=L (光纤)+L (待测)。然后类似的第二波长光信号通过WDM波分复用器2直接进入另一光信道，然后通过一根与外光路等长距离的光纤直接连接至光分路器3作为内光路，用于作为参考光路(可以等效为第一光纤和第二光纤的长度和与第三光纤的长度相同)。整个内光路的距离L (内)=L (光纤)。所述待测距离L (待测)=L (外)-L (内)。由于利用了与之等长的光纤作为参考光路，在实际使用的过程中，一根光缆里面含有多芯光纤，从而很容易得到参考光路，因为铺设时所处的环境一样，当环境变化时L(光纤)会因为光纤折射率的变化而变化，最后的结果取差值可以抵消该变化带来的影响。由于使用了双波长激光器103,该双波长激光器103能够分时的分出两种波长的光信号,封装在同一金属管壳内所以两个不同波长激光器管芯的温度是一样的，在补偿的过程中不会因为两个不同波长激光器管芯温度而造成相位漂移。并且在使用的过程中使用了 WDM波分复用器2，能够很好的区分不同波长的光信号并具有很高的隔离度，不会产生串扰干扰。使用光环形器4能够节省一个接收光准直器，而只使用一个光准直器既发射光信号也接收光信号，可以降低成本并将盲区降到很低。
[0017]如图2所示:本实用新型的激光测距模块I的组成，电路包含供电电路107，给各功能电路供电，频率产生电路101产生一高频信号SI并同时产生另一高频信号S2，SI和S2频率相差很低的频率，直接通过参考混频电路将SI和S2混频产生低频信号S3。同时产生的高频信号SI通过激光器驱动电路102驱动双波长激光器103发出第一波长的光信号，第一波长光信号通过WDM进入外光路后由APD接收含有该高频信号SI的激光，可调高压模块110改变APD106接收到光信号后放大的增益，APD接收到的光信号作用于APD混频接收电路105同时频率产生电路101产生的高频信号S2也作用于APD混频接收电路105，经过APD混频接收电路105得到低频信号S4。S3和S4同时输出给鉴相器109，得到外光路的相位差的信号S5。同样的双波长激光器103发出第二波长的光信号到内光路得到内光的相位差的信号S6。将表示外光路的信号S5和表示内光路的信号S6经过异或电路后即可以得到表示内外光路差值的信号，其高电平的脉宽大小代表光环形器距离反光平面的距离，即为光纤式无源激光测距装置的待测距离。
[0018]在本实施例中，可选用如下器件:
[0019]双波长激光器103:罗姆RLD2WMNL2，663/785nm 5mW双波长激光器。
[0020]WDM波分复用器2:650/790波分复用器FC/PC。
[0021]光环形器4:650nm三端口光环形器，FC/PC。
[0022]光准直器:非球面光纤准直器，FC/PC。
[0023]反光平面5:3M砖石级反光膜。
[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]频率产生电路101: TI公司CKEL925。
[0027]参考混频电路104: PHILIPS 公司 BGA2022。
[0028]可调高压模块110:BOOST升压电路及倍压电路。
[0029]APD混频接收电路105 =APD直接混频电路及跨阻放大电路及二阶巴特沃兹带通电路。
[0030]鉴相器109:鉴相电路。
[0031]异或电路108:高速异或逻辑电路。
[0032]供电电路107 =DC-DC电源LDO电源。
[0033]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【权利要求】
1.一种双波长激光器实现光路补偿的无源式激光测距装置，包括激光测距模块(1)，其特征在于，所述的激光测距模块(I)包括双波长激光器(103)和APD (106)，双波长激光器(103)输出的激光通过WDM波分复用器(2)分为第一波长光信号和第二波长光信号，WDM波分复用器(2)通过第一光纤将第一波长光信号输入到光环行器(4)，光环行器(4)将第一波长光信号发射到反光平面(5)，从反光平面(5)反射的第一波长光反射信号进入到光环行器(4)，光环行器(4)将第一波长光反射信号通过第二光纤输入到光分路器(3)，WDM波分复用器(2)通过第三光纤将第二波长光信号输入到光分路器(3),光分路器(3)的输出端与APD (106)连接。
2.根据权利要求1所述的一种双波长激光器实现光路补偿的无源式激光测距装置，其特征在于，所述的第一光纤与第二光纤的长度和等于第三光纤的长度。
【文档编号】G01S17/08GK204086538SQ201420578296
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】刘高军, 陈鹏, 张春萍, 陈银, 胡学秋, 舒来 申请人:武汉新烽光电科技有限公司