CN204086537U - 一种光开关实现内外光路补偿的光纤式无源激光测距装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光开关实现内外光路补偿的光纤式无源激光测距装置，包括激光测距模块，所述的激光测距模块包括激光器和APD，激光器与光开关的输入端连接，光开关的其中一个输出端通过第一光纤将光信号输入到光耦合器，光耦合器将光信号发射到反光平面，经反光平面反射的光反射信号输入到光耦合器，光耦合器通过第二光纤将光反射信号输入到光分路器的其中一个输入端，光开关的另一输出端通过第三光纤与光分路器的另一输入端连接，光分路器的输出端与APD连接。本实用新型在长光纤情况下测量准确。由于光缆中含有多芯光纤无需增加额外施工成本和物料成本。光开关价格低廉，技术成熟，切换稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及光电技术领域，具体涉及一种光开关实现内外光路补偿的光纤式无源激光测距装置，适用于光纤式无源激光测距装置的环境温度补偿及光路校准。
背景技术
传统的光纤式无源激光测距装置，由于使用了很长的光纤，在使用的过程中光纤会受到温度等外界因素的影响，造成光纤的折射率发生变化从而光程改变而且光纤传输路径温度等外界因素变化不均匀，光程随温度漂移的补偿很难实现，导致传统的无源式光纤激光测距装置易受外界因素的影响测量不准确甚至无法测量。
实用新型内容
本实用新型的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种光开关实现内外光路补偿的光纤式无源激光测距装置，通过光开关构造两个测距光路，一个外光路作为测量距离，一个内光路作为参考光路。在不增加成本的情况下，补偿由于外界温度等因素影响造成不能进行准确的测量甚至不能测量。
本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：
一种光开关实现内外光路补偿的光纤式无源激光测距装置，包括激光测距模块，所述的激光测距模块包括激光器和APD，激光器输出的激光通过光开关分为第一路光信号和第二路光信号，光开关通过第一光纤将第一路光信号输入到光耦合器，光耦合器将第一路光信号发射到反光平面，经反光平面反射的第一路光反射信号输入到光耦合器，光耦合器通过第二光纤将第一路光反射信号输入到光分路器，光开关通过第三光纤将第二路光信号输入到光分路器，光分路器的输出端与APD连接。
如上所述的第一光纤和第二光纤的长度和与第三光纤的长度相同。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
1、解决光纤式无源测距装置在长光纤下测量不准确。
2、由于光缆中含有多芯光纤无需增加额外施工成本和物料成本。
3、光开关价格低廉，技术成熟，切换稳定。
附图说明
图1为本实用新型的原理示意框图；
图2为本实用新型的激光测距模块的原理示意框图。
图中：1-激光测距模块；2-光开关；3-光耦合器；4-反光平面；5-光分路器；101-频率产生电路；102-激光器驱动电路；103-激光器；104-参考混频电路；105-APD混频接收电路；106-APD；107-供电电路；108-异或电路；109-鉴相器；110-可调高压模块。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详细描述。
如图1所示：将高频载波加载在激光器发出的光波上，光波通过光纤耦合进光开关2，光开关2可控的将一光信号输入分时切换到两个不同的光路即第一路光信号和第二路光信号，光开关2的第一路光信号通过第一光纤输入到光耦合器3，由光耦合器3射出的第一路光信号直射在待测量距离的反光平面4上，反光平面4接收到此第一路光信号后发生反射并将第一路光反射信号重新入射到光耦合器3中，光耦合器3将接收到的第一路光反射信号通过第二光纤连接至光分路器5，该过程中光开关2到光耦合器3，光耦合器3到反光平面4，反光平面4重新反射回光耦合器3，光耦合器3到光分路器5作为外光路，用于测量光耦合器3到反光平面4的距离。整个外光路的距离L（外）=L（光纤）+L（待测）。类似的同一光信号通过光开关2后作为第二路光信号进入另一光路，通过一根与外光路等长距离的第三光纤直接连接至光分路器5作为内光路，用于作为参考光路（可以等效为第一光纤和第二光纤的长度和与第三光纤的长度相同）。整个内光路的距离L（内）=L（光纤）。所述待测距离L（待测）=L（外）-L（内）。由于利用了与之等长的光纤作为参考光路，在实际使用的过程中，一根光缆里面含有多芯光纤，从而很容易得到参考光路，由于铺设时所处的环境一样，当环境变化时L(光纤)会因为光纤折射率的变化而变化，但是由于最后的结果取差值可以抵消该变化带来的影响。光分路器5将分时进入的外光路光信号和内光路光信号通过光纤耦合进APD106用于鉴相得到待测距离。由于光开关2切换速度快多小于10ms，切换光路稳定，所以在极短的时间可以认为L（光纤）变化的距离是等同的。
如图2所示：本实用新型种激光测距模块的组成框图，包含供电电路，给各功能电路供电，频率产生电路101产生一高频信号S1并同时产生另一高频信号S2，S1和S2频率相差很低的频率， 直接通过参考混频电路104将S1和S2混频产生低频信号S3。同时产生的高频信号S1通过激光器驱动电路102驱动激光器103发出激光，光开关2切换到外光路后由APD106接收含有该高频信号S1的激光，可调高压模块110改变APD106接收到光信号后放大的增益，APD106接收到的光信号作用于APD混频接收电路105同时频率产生电路101产生的高频信号S2也作用于APD混频接收电路105，经过APD混频接收电路105得到低频信号S4。S3和S4同时输出给鉴相器109，得到外光路的相位差的信号S5。同样的光开关2切换到内光路得到内光的相位差的信号S6。将表示外光路的信号S5和表示内光路的信号S6经过异或电路108后即可以得到表示内外光路差值的信号，其高电平的脉宽大小代表光耦合器3距离反光平面4的距离，即为光纤式无源激光测距装置的待测距离。
本实施例中，可选用如下器件：
激光器103：罗姆 RLD63NZC5 635nm 6mW 激光器 。
光开关2：1X2机械光开关 OSW-1X2-M-5N 62.5/125um，400-700nm，FC/PC。
光耦合器3：两个非球面光纤准直器。
反光平面4：3M 砖石级反光膜。
光分路器5：650nm 多模 1分2 FC/PC 光分路器。
APD106：AD500-8或者AD230-8。
频率产生电路101：TI公司 CKEL925。
参考混频电路104： PHILIPS公司 BGA2022。
可调高压模块110：BOOST升压电路及倍压电路。
APD混频接收电路105：APD直接混频电路及跨阻放大电路及二阶巴特沃兹带通电路。
鉴相器109：鉴相电路。
异或电路108：高速异或逻辑电路。
供电电路107：DC-DC电源 LDO电源。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (2)
1.一种光开关实现内外光路补偿的光纤式无源激光测距装置，包括激光测距模块（1），其特征在于，所述的激光测距模块（1）包括激光器（103）和APD（106），激光器（103）输出的激光通过光开关（2）分为第一路光信号和第二路光信号，光开关（2）通过第一光纤将第一路光信号输入到光耦合器（3），光耦合器（3）将第一路光信号发射到反光平面（4），经反光平面（4）反射的第一路光反射信号输入到光耦合器（3），光耦合器（3）通过第二光纤将第一路光反射信号输入到光分路器（5），光开关（2）通过第三光纤将第二路光信号输入到光分路器（5），光分路器（5）的输出端与APD（106）连接。
2.根据权利要求1所述的一种光开关实现内外光路补偿的光纤式无源激光测距装置，其特征在于，所述的第一光纤和第二光纤的长度和与第三光纤的长度相同。
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