[发明专利]基于M序列相位编码的光学域匹配滤波测距装置

摘要

一种基于M序列相位编码的光学匹配滤波测距装置，包括高速相位调制发射端和低速接收端。本发明具有高速调制、低速接收，可任意分配探测光与参考光强，无需电子信号处理且多距离向目标回波波形干涉不影响测距结果等优点，采用步进电机带动的直角棱镜调节本地参考光的时延，使相位编码信号通过匹配滤波聚焦，通过步进电机的光程时延测量目标点的相对距离。本发明利用高速相位编码信号获得距离向信息，有能够获得较高的激光编码信号重复频率、较高的距离向分辨率、采用低速探测器接收有效降低了系统对电子器件的要求，采用步进电机引入的光学时延排除了电子信号处理步骤。

主权项

一种基于M序列相位编码的光学匹配滤波测距装置，其特征在于，包括高速相位调制发射端和低速接收端：所述的高速相位调制发射端包括激光光源(1)、宽带光学相位调制器(2)、微波放大器(3)、M序列信号波形发生器(4)、光纤准直器(5)、发射半波片(6)、发射偏振分束器(7)、绕y轴旋转的光学平行平板(701)、下底面与y轴平行的直角棱镜(702)、激光扩束器(8)；所述的低速接收端包括激光缩束器(9)、接收偏振合束器(10)、接收半波片(11)、接收偏振分束器(12)、低速平衡探测器(13)、A/D采样器(14)和显示器(15)；所述的激光光源(1)的激光输出尾纤连接宽带光学相位调制器(2)，该光学相位调制器(2)将经微波放大器(3)放大的M序列信号波形发生器(4)产生的M序列信号相位调制到入射激光上，调制后的光信号依次经所述的光纤准直器(5)和发射半波片(6)入射发射偏振分束器(7)，经发射偏振分束器(7)的出射光分为发射光束与参考光束，发射光束通过激光扩束器(8)发射到距离探测目标上；距离探测目标的反射回波通过激光缩束器(9)缩束准直，参考光束通过绕y轴旋转的光学平行平板后经直角棱镜(702)反射，在接收端的接受偏振合束器(10)处与经过缩束的目标反射回波合束，合束后的光依次通过接收半波片(11)和接收偏振分束器(12)进入低速平衡探测器(13)，低速平衡探测器(13)将光信号转换为电信号，A/D采样器(14)将转换后的电信号采样为数字信号，并且在显示器(15)上显示出来；所述的绕y轴旋转的光学平行平板(701)由第二步进电机(705)带动，所述的直角棱镜(702)沿z轴平移，由第一步进电机(703)带动，所述的第一步进电机(703)和第二步进电机(705)由计算机(704)控制；所述的第一步进电机(703)带动直角棱镜沿z轴平移，所述的第二步进电机(705)带动光学平行平板(701)绕y轴转动，所述的计算机(704)控制所述的第一步进电机(703)和第二步进电机(705)，具体是，第一步进电机(703)带动直角棱镜(702)沿z轴平移，在每一个zi位置处，第二步进电机(705)带动光学平行平板(701)绕y轴旋转一定的角度范围0～θn或θn～0，旋转扫描方向视光学平行平板(701)的初始角度位置而定，完成旋转范围的一次旋转后，第一步进电机(703)带动直角棱镜(702)平移到下一个位置zi＝zi+Δz，Δz表示第一步进电机(703)的步进间隔。