一种基于四通道探测技术的激光鉴频鉴相方法及实现该方法的装置

摘要

一种基于四通道探测技术的激光鉴频鉴相方法及实现该方法的装置，属于光学领域，本发明为解决现有激光鉴相器只能鉴相而不能实现对频率的测量和比较的问题。本发明利用四通道探测技术，在将两束入射激光直接光学混频形成第一路拍频信号的同时，还将其中一束入射激光相位延迟90°后与另一束入射激光光学混频形成第二路拍频信号。利用四细分辨向技术对两路拍频信号的相位关系进行超前与滞后判断，据此得到的两束入射激光频率大小关系，同时结合对两路拍频信号的频率测量和反正切相位测量，实现对两束入射激光频率差和相位差的准确测量。该发明的目的在于解决普通激光鉴相器不具备鉴频功能和普通激光鉴频器只能测量两束激光频率差绝对值的问题。

主权项

1.一种基于四通道探测技术的激光鉴频鉴相方法，对频率为v₁的第一入射激光和频率为v₂的第二入射激光进行鉴频鉴相，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、利用二分之一波片及偏振分光棱镜调整第一入射激光和第二入射激光的偏振态，将调整后偏振方向互相垂直的两入射激光进行合光获得合光光束，再对所述合光光束中包含的第一入射激光和第二入射激光的偏振态进行调整，使得两入射光的偏振方向都与水平方向成45°夹角；步骤二、利用消偏振分光棱镜将合光光束分为反射合光光束和透射合光光束两部分，所述反射合光光束经偏振分光棱镜形成两路相位相差180°的拍频光信号，分别由两个高速光电探测器转换为拍频电信号并送入信号调理模块；所述透射合光光束首先经光学相位延迟器将其包含的第一入射激光的相位延迟90°，然后经偏振分光棱镜形成两路相位相差180°的拍频光信号，分别由另外两个高速光电探测器转换为拍频电信号并送入信号调理模块；步骤三、反射合光光束中第一入射激光和第二入射激光到达光电探测器的相位分别为和信号调理模块将反射合光光束对应的两路拍频电信号相减得到合光反射拍频信号，存在以下三种情况：当v₁＝v₂时，合光反射拍频信号为当v₁＞v₂时，合光反射拍频信号为当v₁＜v₂时，合光反射拍频信号为步骤四、透射合光光束中的第一入射激光和第二入射激光由于光学相位延迟器的作用，到达光电探测器的相位分别记为和信号调理模块将透射合光光束对应的两路拍频电信号相减得到合光透射拍频信号，存在以下三种情况：当v₁＝v₂时，合光透射拍频信号为当v₁＞v₂时，合光透射拍频信号为当v₁＜v₂时，合光透射拍频信号为步骤五、取步骤三获取的所述合光反射拍频信号和步骤四获取的所述合光透射拍频信号进行频率测量，测频结果记为v_meas，v_meas＝|v₁-v₂|，当合光反射拍频信号相位超前合光透射拍频信号90°时，表明v₁＞v₂，此时测频结果为v_meas＝v₁-v₂，得到第一入射激光与第二入射激光的鉴频结果为Δv_1-2＝v₁-v₂＝v_meas；当合光反射拍频信号相位滞后合光透射拍频信号90°时，表明v₁＜v₂，此时测频结果为v_meas＝v₂-v₁，得到第一入射激光与第二入射激光的鉴频结果为Δv_1-2＝v₁-v₂＝-v_meas；步骤六、取步骤三获取的所述合光反射拍频信号和步骤四获取的所述合光透射拍频信号进行反正切相位测量，得到第一入射激光与第二入射激光的鉴相结果为式中t表示任意时刻。