[发明专利]一种基于三波长飞秒激光的测距装置及方法

权利要求书

1.一种基于三波长飞秒激光的测距装置，其特征在于，包括飞秒激光器、分光镜、参考臂光路、测量臂光路、波长选择部件、光电转换部件、相位计和计算机；

飞秒激光器用于产生重复频率为f_r、含有多个波长分量的飞秒激光，分光镜将飞秒激光一分为二，分别去往参考臂光路和测量臂光路，参考臂和测量臂光程差的绝对值即是待测距离的2倍；

参考臂光路将含有参考臂长信息的激光脉冲经光电转换部件转换为频率为f_r或其高次谐波的正弦电压信号进入相位计，测量臂光路将含有测量臂长信息的激光脉冲经光电转换部件转换为频率为f_r或其高次谐波的正弦电压信号进入相位计，相位计通过测量两路正弦信号的相位并将测量结果送入计算机，计算机计算两路正弦信号的相位差量值并转换为时间差量值，再利用基于三波长飞秒激光的测距方法解算出被测距离并输出；

波长选择部件对飞秒激光器发出的三个测距用的激光波长进行提取，用于分别在三个不同波长上进行相位差测量，获得三个不同的测距方程式，经计算机联立求解获得空气中的待测距离值输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于三波长飞秒激光的测距装置，其特征在于，波长选择部件采用可选波长的选通滤波片实现，其参考臂光路包括第一平面反射镜、第二平面反射镜和第一角耦反射棱镜，测量臂光路包括第一凹面反射镜、第二凹面反射镜、第三平面反射镜、第二角耦反射棱镜和聚焦透镜，光电转换部件包括第一光电探测器、第二光电探测器、第一滤波器和第二滤波器；

飞秒激光器用于产生重复频率为f_r、含有多个波长分量的飞秒激光，飞秒激光经滤波片进行选通滤光后进入分光镜，分光镜将飞秒激光一分为二，分别去往参考臂光路和测量臂光路；

去往参考臂光路的激光经第一平面反射镜反射后到达第一角耦反射棱镜，经第一角耦反射棱镜反射后再经第二平面反射镜反射进入第一光电探测器，参考臂用于给测距确定零位置点，其中参考臂长为从分光镜到第一光电探测器之间光所走过的距离；

去往测量臂光路的激光经过第二凹面反射镜和第一凹面反射镜反射扩束后到达第二角耦反射棱镜，经第二角耦反射棱镜反射后的激光再经第三平面反射镜反射后再由聚焦透镜聚焦到第二光电探测器，其中测量臂长为分光镜到第二光电探测器之间光所走过的距离；

第一光电探测器和第二光电探测器分别将接收到的参考臂光路和测量臂光路的光信号转换为电信号，两路电信号分别经第一滤波器和第二滤波器滤波后进入相位计，相位计在重复频率f_r或其高次谐波上对两者进行相位测量并将测量结果送入计算机进行处理，计算机将相位量值转换为时间量值，并利用基于三波长飞秒激光的测距方法解算出被测距离并输出。