[发明专利]一种光电混合式混频装置、相干测距系统及其方法

权利要求书

1.一种光电混合式混频装置，其特征在于，包括：相位调制单元和2×2功率分束器，

所述相位调制单元用于接收第一光信号，将所述第一光信号进行周期性相位调制后，得到第一调制光信号；

所述2×2功率分束器用于接收第二光信号和所述第一调制光信号，将所述第二光信号和所述第一调制光信号进行混频，在低电平持续时间，所述2×2功率分束器的第一端口输出第三光信号，所述2×2功率分束器的第二端口输出第五光信号，在高电平持续时间，所述2×2功率分束器的第一端口输出第四光信号，所述2×2功率分束器的第二端口输出第六光信号，所述第三光信号、第四光信号、第五光信号以及第六光信号均包含混频后的第一调制光信号和第二光信号，在第三光信号和第四光信号中，混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为-90度，在第五光信号和第六光信号中，混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为90度。

2.根据权利要求1所述的光电混合式混频装置，其特征在于，还包括：第一探测单元和第二探测单元，

所述第一探测单元用于接收所述第三光信号和第四光信号，将所述第三光信号和第四光信号分别转换为第三电信号和第四电信号；

所述第二探测单元用于接收所述第五光信号和第六光信号，将所述第五光信号和第六光信号分别转换为第五电信号和第六电信号。

3.根据权利要求1所述的光电混合式混频装置，其特征在于，所述第三光信号和所述第四光信号相位分别为-90°和180°，所述第五光信号和所述第六光信号的相位分别为90°和0°。

4.根据权利要求1所述的光电混合式混频装置，其特征在于，所述2×2功率分束器包括2×2多模干涉耦合器、2×2定向耦合器、环腔耦合器、星形耦合器、基于平板波导的菲涅尔透镜阵列、基于平板波导的超透镜阵列、半透半反镜中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的光电混合式混频装置，其特征在于，所述相位调制单元的调制机制包括：光电效应，弹光效应，磁光效应，相变效应中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的光电混合式混频装置，其特征在于，还包括：衰减单元，所述衰减单元用于将所述2×2功率分束器输出的光信号进行衰减，使得衰减后的第三光信号和第五光信号的功率相等，第四光信号和第六光信号的功率相等。

7.一种相干测距系统，其特征在于，包括：信号发生模块、数据处理模块以及权利要求2-6任一项所述的光电混合式混频装置，

所述信号发生模块用于输出第一光信号和第一探测信号；

所述光电混合式混频装置用于接收所述第一光信号以及所述第一探测信号经过待探测目标反射回的第二光信号，将所述第一光信号和所述第二光信号进行调制、混频以及探测后得到第三电信号、第四电信号、第五电信号和第六电信号；

所述数据处理模块用于将所述第三电信号、所述第四电信号、第五电信号和第六电信号进行处理计算后得到待探测目标的距离信息。

8.根据权利要求7所述的相干测距系统，其特征在于，所述信号发生模块包括：发光单元、分束单元以及光收发单元，

所述发光单元用于输出激光信号；

所述分束单元用于将所述激光信号进行分束，得到第一光信号和第二探测信号；

所述光收发单元用于将所述第一探测信号准直发射至待探测目标，接收待探测目标反射的第二光信号后输出。

9.根据权利要求7所述的相干测距系统，其特征在于，所述数据处理模块包括：差分放大单元和傅里叶单元，

所述差分放大单元用于将所述第三电信号、所述第四电信号、第五电信号和第六电信号进行差分放大后输出；

所述傅里叶单元用于将差分放大后的第三电信号、第四电信号、第五电信号和第六电信号进行计算，得到待探测目标的距离信息。

10.一种相干测距方法，其特征在于，包括：

将发光单元输出的激光信号分为第一光信号和第一探测信号，所述第一探测信号照射在待探测目标上反射得到第二光信号；

将所述第一光信号或所述第二光信号进行相位调制后，与未经过相位调制的光信号进行混频，得到低电平持续时间的第三光信号和第五光信号，以及高电平持续时间的第四光信号和第六光信号，所述第三光信号、第四光信号、第五光信号以及第六光信号均包含混频后的第一调制光信号和第二光信号，在第三光信号和第四光信号中，混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为-90度，在第五光信号和第六光信号中，混频后的第一调制光信号和第二光信号之间的相位差为90度；

将第三光信号、第四光信号、第五光信号和第六光信号分别经过第一探测单元和第二探测单元进行转换后得到第三电信号、第四电信号、第五电信号和第六电信号；

将所述第三电信号、所述第四电信号、第五电信号和第六电信号进行处理计算后得到待探测目标的距离信息。