本技术介绍了一种高精度太赫兹光梳测距系统及其方法,利用平衡互相关原理实现精确测量。系统核心为可调谐太赫兹光梳产生模块,连接至太赫兹光电导天线以激发光电导效应,实现距离的高精度测量。
背景技术
激光测距是现代精密测量领域里一个非常重要的组成部分,激光测距因其灵敏度高、分辨率高、方向性强、单色性好、抗干扰性强等优点相比于其他测距方法,在航空航天领域、军事领域、先进制造业领域有着广泛的应用。
近年来,由于飞秒光学频率梳的出现,因其在时域上表现为一系列脉冲宽度在飞秒量级的超短脉冲,在频率上表现为一系列等频间隔、有极宽光谱范围的单色谱线,且具有峰值功率高、脉冲宽度窄等优点,使其广泛应用在激光测距领域,为精密测量领域带来了巨大的变化。
在高精度光频梳时域测距技术中,飞行时间测距法是激光测距中较为常见的距离测量方法,其原理为通过测量光脉冲在测量光路中的往返飞行之间,将时间信息转换为距离信息,从而得到测量结果。
飞行时间测距法具有抗干扰能力强、测量范围大的特点,但其测量精度受限于探测器件的响应带宽,其时间分辨率只能达到皮秒量级。2009年,美国国家标准技术研究所Coddington首次提出双光梳异步采样的方法,该方法实现了绝对距离的测量,当与采用飞行时间法测量相结合使用时,其测量精度达到了微米量级。
太赫兹波(THz)是频率在0.1-10THz的电磁波。在低频THz波段上,由于其在电磁波谱的位置靠近微波波段,其测量精度相对较低;在高频THz波段上,因其波长更短,精度相比较高,更适合用于距离测量。飞行时间法的测量精度取决于时间间隔测量精度,受限于光电探测器的性能,只能分辨皮秒量级的时间,且由于太赫兹波的脉冲宽度在皮秒量级,若使用太赫兹波作为测距电磁波,其测量精度只能在微米量级。
实现思路