[发明专利]一种光子计数激光干涉测距方法

说明书

本发明公开了一种光子计数激光干涉测距方法，该方法将激光干涉仪与激光三角测距相结合，采用激光三角测距的方式测量待测距物体的低精度距离并且使用待测距物体的低精度距离消除激光干涉仪中多波长距离不确定问题，最终实现高精度的非合作目标距离测量。本发明的优点是，通过在干涉中单光子探测器的应用，能够对极微弱的回波光进行探测，从而实现非合作目标的干涉测距；同时，结合本发明中的三角测距模块，仅采用少数波长的激光，解决了大量程干涉周期不确定的问题，增加测量的范围。

技术领域

本发明属于激光测距技术领域，具体涉及一种光子计数激光干涉测距方法。

背景技术

目前，激光三角测距法是当前非合作目标高精度激光测距最为成熟以及应用最为广泛的方法，在10毫米的测量范围内测量精度可以达到1微米，受到CCD（或CMOS）传感器像素尺寸的制约，该方法很难进一步提高测量精度。

迈克尔逊激光干涉仪的工作原理是通过分光镜，使入射光分为两束相互垂直的光束，由两臂反射镜反射后再汇聚到同一光路，两束汇聚光束满足干涉条件，从而形成干涉条纹。干涉条纹改变周期为半个波长，即当臂长差产生细微变化时，干涉相位会产生极大变化。因此，激光干涉仪可以极其精准地测量臂长差的变化。近年来，激光干涉仪在各个领域都有很广泛的应用，在长度测量、折射率测定、波长测量、光学元件检验等方面都起着很重要的作用。

传统的激光干涉仪测距法在对距离进行测量时，可以达到极高的测量精度，精度可以优于1纳米。但是，在所有的干涉法测距中，由于需要有较强的反射光，形成高对比度干涉条纹，然后通过光电探测器探测，通常只有合作目标才适合，限制了干涉测距的应用范围。

为了实现干涉测距的更多应用，势必要解决该问题，当对非合作目标进行干涉测距时，由于激光在物体表面产生漫反射，导致回波光太弱，无法实现相位探测。因此，对微弱的回波光实现高灵敏探测，是解决该问题的有效方法。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种光子计数激光干涉测距方法，该方法通过将迈克尔逊干涉仪与激光三角测距相结合，实现非合作目标的精密测距。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种光子计数激光干涉测距方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

1）将待测距物体的表面作为激光干涉仪的第一反射面，使用多波长激光光源作为所述激光干涉仪的光源；使用所述激光干涉仪依次采用n种不同波长的激光对所述待测距物体进行测距，通过测量得到所述激光干涉仪采用波长为λ_k的激光时所述激光干涉仪的激光干涉仪相位差φ_k，其中n为大于或等于2的正整数，k为大于0且小于等于n的正整数；

2）将激光三角测距模块朝向所述待测距物体的反射面，使用所述激光干涉仪以及所述激光三角测距模块采用激光三角测距的方式测量所述待测距物体的低精度距离D'；

3）使用各种波长的激光对应的激光干涉仪相位差以及所述低精度距离D'计算所述待测距物体的高精度距离D。