CN218567610U - 一种基于光反馈半导体激光器动力学的激光测距*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光测距技术领域，公开了一种基于光反馈半导体激光器动力学的激光测距***，包括半导体激光器、光纤耦合器、光电探测器、宽带示波器、光环形器一、光环形器二、光路一、光路二和可调光衰减器。本发明首先将半导体激光器发出的激光通过光纤耦合器发射出去，遇到目标后激光反射，反射回的光信号经另一回路反馈回半导体激光器内容，调节反馈强度，产生混沌输出，输出的混沌信号经光电探测器转换后由宽带示波器采集，并进行自相关运算，根据自相关峰值的位置，能够计算出光反馈延迟时间，从而计算出光纤耦合器与被测目标之间的距离。本发明仅采用一个光纤耦合器进行发射和接收，具有结构简单，成本低、易于实现等优点。

Description

一种基于光反馈半导体激光器动力学的激光测距***

技术领域

本实用新型涉及激光测距技术领域，更具体地说，它涉及一种基于光反馈半导体激光器动力学的激光测距***。

背景技术

雷达作为一种通过发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息的传感器，是人类进行全天候目标探测和识别的主要手段，被广泛应用于军事和民用领域。随着探测环境日趋复杂，人们对雷达探测性能要求越来越高。传统的基于电子技术的雷达***由于受限于“电子瓶颈”，难以实现宽带雷达信号的产生、控制和处理，因此其分辨率及响应速度都难以满足未来应用对于高性能雷达的需求。近年来，激光雷达由于使用的是激光束作为探测信号，工作频率较传统的微波高了许多，因此具有分辨率高、隐蔽性好、抗有源干扰能力强、低空探测性能好、体积小、质量轻等优点，而逐渐成为该领域研究的热点。

目前，激光雷达的探测原理主要是向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。这种方法需要首先将发射信号分离出一部分作为参考信号，然后将接收到的回波信号与参考信号进行对比、处理，这需要额外的光学、电子学器件来完成这部分工作，从而将大幅提高雷达***的体积以及成本。

因此，亟需一种基于光反馈半导体激光器动力学的激光测距***，以解决上述技术问题。

实用新型内容

为了克服现有技术中所存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种基于光反馈半导体激光器动力学的激光测距***，首先将半导体激光器发出的激光通过光纤耦合器发射出去，遇到目标后激光反射，反射回的光信号经另一回路反馈回半导体激光器内容，调节反馈强度，产生混沌输出，输出的混沌信号经光电探测器转换后由宽带示波器采集，并进行自相关运算，根据自相关峰值的位置，能够计算出光反馈延迟时间，从而计算出光纤耦合器与被测目标之间的距离。本发明仅采用一个光纤耦合器进行发射和接收，与传统激光雷达相比，少了发射信号的分离以及接收信号与发射信号的对比这部分光学和电子学结构，具有结构简单，成本低、易于实现等优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于光反馈半导体激光器动力学的激光测距***，包括：

发射装置，所述发射装置包括半导体激光器和光纤耦合器，半导体激光器用于产生激光信号，光纤耦合器用于发射或接收激光信号；

数据采集处理装置，所述数据采集处理装置包括光电探测器和宽带示波器，所述光电探测器用于将光信号转换为电信号，所述宽带示波器用于采集光电探测器输出的电信号并进行处理；

所述半导体激光器与光纤耦合器连接，所述光纤耦合器与光电探测器连接，所述光电探测器与宽带示波器连接；

所述光纤耦合器采用1×2耦合器，即具有一个输入端口，两个输出端口，所述光纤耦合器的其中一个输出端口与光电探测器连接，另一个输出端口与输入端分别连接有光环形器一和光环形器二；所述光环形器一与光环形器二之间设有光路一和光路二，所述光路一经过光纤耦合器，所述光路二不经过光纤耦合器，所述光路二上设有可调光衰减器，所述可调光衰减器用于调节光的反馈强度。

进一步的，半导体激光器采用具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。

进一步的，光环形器一和光环形器二均具有三个端口。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：本发明首先将半导体激光器发出的激光通过光纤耦合器发射出去，遇到目标后激光反射，反射回的光信号经另一回路反馈回半导体激光器内容，调节反馈强度，产生混沌输出，输出的混沌信号经光电探测器转换后由宽带示波器采集，并进行自相关运算，根据自相关峰值的位置，能够计算出光反馈延迟时间，从而计算出光纤耦合器与被测目标之间的距离。本发明仅采用一个光纤耦合器进行发射和接收，具有结构简单，成本低、易于实现等优点。

附图说明

图1是本实用新型实施例中一种基于光反馈半导体激光器动力学的激光测距***的结构图；

图中：1、半导体激光器；2、光纤耦合器；3、光电探测器；4、宽带示波器；5、光环形器一；6、光环形器二；7、光路一；8、光路二；9、可调光衰减器。

具体实施方式

以下结合附图1对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：一种基于光反馈半导体激光器动力学的激光测距***，如图1所示，包括：

发射装置，所述发射装置包括半导体激光器1和光纤耦合器2，半导体激光器1采用具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器，用于产生激光信号，光纤耦合器2用于发射或接收激光信号；

数据采集处理装置，所述数据采集处理装置包括光电探测器3和宽带示波器4，所述光电探测器3用于将光信号转换为电信号，所述宽带示波器4用于采集光电探测器3输出的电信号并进行处理；

所述半导体激光器1与光纤耦合器2连接，所述光纤耦合器2与光电探测器3连接，所述光电探测器3与宽带示波器4连接；

所述光纤耦合器2采用1×2耦合器，即具有一个输入端口，两个输出端口，所述光纤耦合器2的其中一个输出端口与光电探测器3连接，另一个输出端口与输入端分别连接有光环形器一5和光环形器二6；所述光环形器一5与光环形器二6之间设有光路一7和光路二8，所述光路一7经过光纤耦合器2，所述光路二8不经过光纤耦合器2，所述光路二8上设有可调光衰减器9，所述可调光衰减器9用于调节光的反馈强度。

光环形器一5和光环形器二6均具有三个端口，如图1所示，分别对光环形器一5和光环形器二6的三个端口进行了标号，光环形器一5与光环形器二6进行光传输的顺序均为a口进，b口出，b口进,c口出，图1中箭头符号即表示信号传输方向。

工作原理：半导体激光器1发出激光，经光路一7，通过光纤耦合器2的其中一个输出端口发射出去，激光遇目标物后反射，经光路二8反射回激光器内容，通过可调光衰减器9调节光的反馈强度，使半导体激光器1产生混沌输出，输出的混沌信号经光纤耦合器2的另一个输出端口输出至光电探测器3转换，然后由宽带示波器4采集，并进行自相关运算，根据自相关峰值的位置，计算出光反馈延迟时间，并通过进一步计算得出光纤耦合器2与被测目标之间的距离。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (3)

1.一种基于光反馈半导体激光器动力学的激光测距***，其特征在于，包括：

发射装置，所述发射装置包括半导体激光器(1)和光纤耦合器(2)，半导体激光器(1)用于产生激光信号，光纤耦合器(2)用于发射或接收激光信号；

数据采集处理装置，所述数据采集处理装置包括光电探测器(3)和宽带示波器(4)，所述光电探测器(3)用于将光信号转换为电信号，所述宽带示波器(4)用于采集光电探测器(3)输出的电信号并进行处理；

所述半导体激光器(1)与光纤耦合器(2)连接，所述光纤耦合器(2)与光电探测器(3)连接，所述光电探测器(3)与宽带示波器(4)连接；

所述光纤耦合器(2)采用1×2耦合器，即具有一个输入端口，两个输出端口，所述光纤耦合器(2)的其中一个输出端口与光电探测器(3)连接，另一个输出端口与输入端分别连接有光环形器一(5)和光环形器二(6)；所述光环形器一(5)与光环形器二(6)之间设有光路一(7)和光路二(8)，所述光路一(7)经过光纤耦合器(2)，所述光路二(8)不经过光纤耦合器(2)，所述光路二(8)上设有可调光衰减器(9)，所述可调光衰减器(9)用于调节光的反馈强度。

2.根据权利要求1所述的一种基于光反馈半导体激光器动力学的激光测距***，其特征在于，所述半导体激光器(1)采用具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。

3.根据权利要求1所述的一种基于光反馈半导体激光器动力学的激光测距***，其特征在于，所述光环形器一(5)和光环形器二(6)均具有三个端口。

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