[发明专利]DFB阵列扫频光源光纤频域干涉测距系统和方法

权利要求书

1.一种DFB阵列扫频光源光纤频域干涉测距系统，其特征是，DFB阵列扫频光源产生的扫频激光首先进入分光比为20:80宽带光纤耦合器，分出的20％光进入参考的马赫泽德干涉仪MZI，由参考的马赫泽德干涉仪MZI的光电二极管PD2采集的干涉信号为等波数的参考时钟信号，用于后期主干涉仪的信号重建；另外的80％光通过分光比为10:90宽带光纤耦合器，10％进入两干涉臂中的参考臂，利用带电动位移台的光纤延迟线来调节干涉臂的平衡，同时在线匹配两干涉光的光强；另外90％进入测试臂，测试臂采用三端环形器结构，所述扫频激光由三端环形器进入光纤探头后射到待测工件表面，从待测工件表面的反射光被同一光纤探头收集，再由三端环形器进入用于合束的耦合器，与参考光发生干涉；干涉光由铟镓砷InGaAs PIN型光电探测器进行光电转换，经过放大器和滤波器放大并滤波后被模数转换器ADC采集，其中ADC采集的时钟信号是由扫频光源的触发信号时钟产生的，并根据参考的马赫泽德干涉仪MZI的PD2采集来的干涉信号作为信号重建的时钟信号；DFB阵列的扫频光源为C波段DFB阵列模块激光光源，由FPGA构成的电流控制电路板为每个DFB阵列模块提供电流以进行扫描，将DFB阵列模块连接以利用阵列的整个带宽产生等效扫描；其中，FPGA通过比较参考时钟信号和参考的马赫泽德干涉仪MZI干涉信号进行过零采样后的信号产生脉冲宽度调制PWM误差信号，提供扫描电流，同时根据每次电流扫描的开始输出TTL触发电平信号，触发采集数据的时钟信号；还包括计算机，FPGA的数据由USB芯片传输到计算机上做快速傅里叶变换，得到待测的距离值；所述光纤探头采用自聚焦透镜，自聚焦透镜镀上增透膜；自聚焦透镜采用短焦距设计。

2.一种DFB阵列扫频光源光纤频域干涉测距方法，其特征是，将DFB阵列扫频光源产生的扫频激光送入分光比为20:80宽带光纤耦合器，分出的20％光进入参考的马赫泽德干涉仪MZI，由参考的马赫泽德干涉仪MZI的光电二极管PD2采集的干涉信号为等波数的参考时钟信号，用于后期主干涉仪的信号重建；另外的80％光通过分光比为10:90宽带光纤耦合器，10％进入两干涉臂中的参考臂，利用带电动位移台的光纤延迟线，用来调节干涉臂的平衡，同时在线匹配两干涉光的光强；另外90％进入测试臂，测试臂采用三端环形器结构，所述扫频激光由三端环形器进入光纤探头后射到待测工件表面，从待测工件表面的反射光被同一光纤探头收集，再由三端环形器进入用于合束的耦合器，与参考光发生干涉；干涉光由铟镓砷InGaAs PIN型光电探测器进行光电转换，经过放大器和滤波器放大并滤波后被模数转换器ADC采集，其中ADC采集的时钟信号是由扫频光源的触发信号时钟产生的，并根据参考参考的马赫泽德干涉仪MZI的PD2采集来的干涉信号作为信号重建的时钟信号；DFB阵列的扫频光源为C波段DFB阵列模块激光光源，由FPGA构成的电流控制电路板为每个DFB阵列模块提供电流以进行扫描，将DFB阵列模块连接以利用阵列的整个带宽产生等效扫描；其中，FPGA通过比较参考时钟信号和参考的马赫泽德干涉仪MZI干涉信号进行过零采样后的信号产生脉冲宽度调制PWM误差信号，提供扫描电流，同时根据每次电流扫描的开始输出TTL触发电平信号，触发采集数据的时钟信号。

3.如权利要求2所述的DFB阵列扫频光源光纤频域干涉测距方法，其特征是，对采集到的数据进行如下处理：光纤探头端面距离待测工件表面的距离为d，探头收集的工件表面反射光与参考光将发生干涉，干涉公式为：

其中，L＝2d，n是光纤折射率，λ(t)为扫频光源波长扫描函数；对一个特定的距离d，扫频光源在时域上对波长λ进行快速扫描，产生时域干涉信号，对此干涉信号做FFT，得出的特定的频率f，与距离d一一对应。