[发明专利]基于光纤采样技术的LFMCW激光雷达调频的非线性校正方法

摘要

基于光纤采样技术的LFMCW激光雷达调频的非线性校正方法，涉及LFMCW激光雷达调频的非线性校正的技术领域。本发明解决了在调频曲线变化不平缓时，无法进行非线性校正的问题，提出了基于光纤采样技术的LFMCW激光雷达调频的非线性校正方法。对校正光路中的第一光纤和第二光纤的长度预先进行标定，第一光纤和第二光纤的长度之差为LFMCW激光雷达最大测量距离，即测量范围上限，第三耦合器对第一光纤和第二光纤的光束进行合束，其校正光被第一探测器接收，形成拍频信号，该拍信号经过电学二倍频后对干涉测量光路中的拍频信号进行采样，然后对采样后的信号进行信号处理，从而消除调频激光器调频非线性对测量结果的影响。本发明适用于对激光雷达调频非线性校正。

主权项

基于光纤采样技术的LFMCW激光雷达调频的非线性校正方法，所述LFMCW激光雷达是设置有校正光路的LFMCW激光雷达，它包括干涉测量光路和校正光路，所述干涉测量光路包括调谐激光器（1）、第一耦合器（2）、第一准直镜（3）、第一玻片（4）、第一偏振分光镜（5）、第二玻片（6）、准直扩束装置（7）、聚焦透镜（8）、第二耦合器（9）、第二准直镜（10）、第三玻片（11）、第二偏振分光镜（12）和第二探测器（17），所述校正光路包括第一光纤（13）、第二光纤（14）、第三耦合器（15）和第一探测器（16），调谐激光器（1）发出的线性连续调频激光通过光纤入射到第一耦合器（2），所述第一耦合器（2）将该激光分成三束激光，其中第一束激光通过光纤入射到第一准直镜（3），第一准直镜（3）出射光经过第一玻片（4）透射后入射到第一偏振分光镜（5），经该第一偏振分光镜（5）的透射的激光入射至第二玻片（6），经该第二玻片（6）透射后变为圆偏振光，该圆偏振光入射到准直扩束装置（7），准直扩束装置（7）输出的激光照射目标（18），经该目标（18）反射的线偏振光入射至准直扩束装置（7），该准直扩束装置（7）将所述线偏振光输出至第二玻片（6），经该第二玻片（6）透射后进入第一偏振分光镜（5）的分光面，经该第一偏振分光镜（5）的分光面反射后入射到聚焦透镜（8），经该聚焦透镜（8）聚焦后入射到第二偏振分光镜（12）的分光面，经过该第二偏振分光镜（12）的分光面反射形成干涉测量光路的信号光，第一耦合器（2）分出的第二束激光通过光纤入射到第二耦合器（9），第二耦合器（9）将该激光分为两束光，其中一束入射到第二准直镜（10），第二准直镜（10）的出射光入射至第三玻片（11），经该第三玻片（11）透射后入射到第二偏振分光镜（12），经过第二偏振分光镜（12）透射后形成干涉测量光路的参考光，所述干涉测量光路的参考光和干涉测量光路的信号光合束之后入射到第二探测器（17）,在第二探测器（17）上形成拍频信号；第二耦合器（9）分出的另一束激光通过第一光纤（13）入射到第三耦合器（15），第一耦合器（2）分出的第三束激光通过第二光纤（14）入射到第三耦合器（15），第三耦合器（15）将第一光纤（13）和第二光纤（14）入射的两束光合束后作为校正光入射到第一探测器（16），在第一探测器（16）上形成拍频信号，其特征在于，所述非线性校正方法的具体过程为：步骤1：对第一探测器（16）上的拍频信号进行电学二倍频处理，提取二倍频处理信号的相位过零点，也即是二倍频处理信号波形依次经过相位为0、π、2π、3π……处，每经过π的相位变化所经过的时间，并将该时间序列组成数组作为采样控制信号，步骤2：用步骤1得到的采样控制信号对第二探测器（17）上形成的拍频信号进行采样，得到均匀的单一频率的正弦信号，步骤3：对步骤2得到的正弦信号进行傅里叶变换，在频谱上形成单一频率的谱峰，从而完成对LFMCW激光雷达的调频非线性校正。