[发明专利]双向飞秒脉冲高精度测距方法及装置

摘要

双向飞秒脉冲高精度测距方法及装置属于激光测距领域，该方法采用了脉冲时域锁定式双向测量结构，将系统回光功率由被测距离的四次方衰减函数变为了平方衰减函数，实现了上亿公里尺度的超远距离测量，测距精度可以达到纳米量级；该装置包括测量端飞秒激光器、测量端分光光路、测量端平衡光电探测单元、测量端控制单元、被测端飞秒激光器、被测端分光光路、被测端平衡光电探测单元和被测端控制单元，测量端与被测端相对独立，避免了相距遥远的卫星间的实时通信和高精度时钟同步问题。

主权项

一种双向飞秒脉冲高精度测距方法，其特征在于：该方法步骤如下：a、在测量端，由测量端飞秒激光器(2)发出的飞秒激光脉冲序列经过测量端分光光路(7)后分为两束，其中一束作为测量信号发射向遥远的被测端，另一束作为测量端参考信号由测量端平衡光电探测单元(8)进行探测；b、在被测端，由被测端飞秒激光器(6)发出的飞秒激光脉冲序列经过被测端分光光路(3)后分为两束，其中一束作为回光信号发射回遥远的测量端，另一束作为被测端参考信号，与被测端接收到的测量信号一同由被测端平衡光电探测单元(4)进行探测；对测量信号和被测端参考信号进行平衡光电探测后产生反馈信号，进而对被测端飞秒激光器(6)的腔长进行反馈控制，通过改变其脉冲重复频率，实现测量信号和被测端参考信号在时域的高精度重叠和锁定；c、在测量端，接收到的回光信号与测量端参考信号一同由测量端平衡光电探测单元(8)进行探测；对回光信号和测量端参考信号进行平衡光电探测后产生反馈信号，进而对测量端飞秒激光器(2)的腔长进行反馈控制，通过改变其脉冲重复频率，实现回光信号和测量端参考信号在时域的高精度重叠和锁定；d、在测量端，当回光信号和测量端参考信号已经锁定后，继续调节测量端飞秒激光器(2)的脉冲重复频率，并重复上述步骤a、步骤b和步骤c直至回光信号和测量端参考信号再次锁定，并记录相邻两次锁定时测量端飞秒激光器(2)产生的脉冲重复频率之差Δf，进而可以精确地求得被测距离：