提供啁啾电磁辐射的系统和方法技术方案

用于可控制地啁啾来自辐射源的电磁辐射的系统和方法包括光学谐振腔布置。光学谐振腔布置使得电磁辐射能够以几乎线性的啁啾率和可配置的周期产生。通过有选择地将电磁辐射注入光学谐振腔中，可以产生具有以几乎线性的啁啾率频移的单谐振模的电磁辐射。产生具有单谐振模的电磁辐射可以增加当在各种应用中实现电磁辐射时可能有利的电磁辐射相干长度。例如，由光学谐振腔布置产生的电磁辐射可以扩大和／或提高激光雷达系统的距离、速度、精度和／或其它方面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电磁辐射源，尤其涉及。
技术介绍
利用 一 个或多个激光雷达来测量直线距离的各种测量设备是公 知的。这样的测量设备可以生成与目标和测量设备的距离或范围和/ 或目标相对于测量设备的速度或距离变化率有关的信息。这种距离和 距离变化率信息可用在各种设置中。就本申请而言，术语"距离变化 率，，指的是目标与测量设备之间的距离的变化率。典型的测量设备可以包括，例如，调频激光雷达系统。该系统可 以包括发出电磁辐射束的激光源。该电磁辐射束可以以连续变化或啁 啾的频率发出。在一些情况下，啁湫频率可以包括周期性地(例如， 锯齿波形、三角波形等)扫过低频和高频(或反之)之间的频率。该 电》兹辐射束可净皮分为目标束和参考束。在传统实施例中，该系统可以包括目标干涉仪和参考干涉仪。目 标干涉仪可以接收目标束，并且可以生成与引向目标并从目标反射的 一部分目标束和引导经过具有已知或固定路径长度的路径的另 一部 分目标束之间的频率差相对应的目标信号。可由目标干涉仪根据源自 两个部分目标束的干涉信号来确定该频率差。参考干涉仪可以接收参 考束，并且可以生成与可引导经过具有已知路径长度差的两条单独的 固定路径的两个部分参考束之间的频率差相对应的参考信号。可由参 考干涉仪根据源自两个部分参考束的干涉信号来确定该频率差。一般说来，该系统可以包括处理器。该处理器可以接收目标信号 和参考信号，并且可以处理这些信号，以确定目标干涉仪与目标之间的距离。根据目标信号和参考信号确定的距离信息可以用于确定目标 相对于目标干涉仪的距离变化率。传统系统可以像描述在例如特此全文引用以供参考的专利技术名称为"3-DIME丽ONAL VISION SYSTEM UTILIZING COHERENT OPTICAL DETECTION"的美国专利第5,114,226号中那样构建。传统系统通常在操作的许多方面都受到限制。例如，这些传统系 统不能根据目标信号和参考信号来瞬时地提供距离和/或距离变化率 信息，或明确地确定距离和速度。这些传统系统在其它方式上也受到 限制。这些限制可能由于像例如目标加速地逼近或远离目标干涉仪、 利用致动光学元件(例如，反射镜或透镜)来高速扫描目标的各种操 作条件或其它操作条件而加重。在一些配置中，可以组合两个激光源产生的辐射束，以提供然后 可被分成参考束和目标束的电磁辐射束。在这些配置中，可以反向啁 啾两个激光源的频率，换句话说，可以啁啾两个频率，使得在激光源 之一的频率正向高频上升的同时，另一个正向低频下降，或反过来。 利用这样配置的系统可能具有与单个激光源系统相关联的一些或所 有缺点，以及两个激光源系统特有的其它缺点。另外，传统系统可能 无法对发出的电磁辐射的频率施加足够的控制，以适当地操纵辐射的 啁啾率，可能不能充分线性地啁啾发出的电磁辐射的频率，或包括其 它缺点。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及一种可控制地啁秋来自辐射源的电磁辐 射的系统和方法。该系统和方法可以包括使电磁辐射能够通过几乎线 性的啁啾率和可配置的周期产生的光学谐振腔布置。通过有选择地将 电磁辐射注入光学谐振腔中，可以产生具有以几乎线性的啁啾率频移 的单谐振模的电磁辐射。产生具有单谐振模的电磁辐射可以增加电磁 辐射的相干长度，这在各种应用中实现电磁辐射时可能是有利的。例 如，由光学谐振腔布置产生的电磁辐射可以扩大激光雷达系统的距离、速度、精度和/或其它方面。在本专利技术的一些实施例中，系统可以包括辐射源、形成光学谐振 腔的一个或多个光学元件、频移器、光学开关、和光学放大器。该系 统可以实现成将啁啾电磁辐射提供给相干激光雷达设备、镨分析设 备、干涉仪、遥感设备、或其它设备。在一些实施例中，可以将频移器放置在光学谐振腔内，以便从光 学谐振腔接收电磁辐射，并将接收的电磁辐射的频移部分输出回到光 学谐振腔。可以将光学开关放置在光学谐振腔内，以便从光学谐振腔 接收电磁辐射。光学开关可控制成将接收的电磁辐射从光学谐振腔转 出，或将接收的电磁辐射返回到光学谐振腔。在一些情况下，光学开 关可控制成在将接收的电磁辐射从光学谐振腔转出的同时，将来自辐 射源的辐射耦合到光学谐振腔，来自辐射源的辐射在光学开关处以初 始频率接收。在将来自辐射源的辐射耦合到光学谐振腔的同时从光学 谐振腔转出接收的电磁辐射可以将光学谐振腔内的电磁辐射的频率 重置成初始频率。在一些实施例中，光学谐振腔的品质因数可能因光学谐振腔内的 各种损耗而变差。例如，从光学谐振腔输出到设备的辐射可能构成损 耗。还可能存在其它损耗，譬如，光学元件的瑕疵引起的损耗，或其 它寄生损耗。为了抵抗品质因数变差，可以选择系统组件和/或可以设 计系统配置以减d、谐振腔损耗。谐振腔损耗还可能减小存储在光学谐 振腔内的能量和/或从光学谐振腔输出的功率。为了抵抗谐振腔损耗， 可以将光学放大器放置在光学谐振腔内。可以将光学放大器选择成向 光学谐振腔内的辐射提供足以克服总谐振腔损耗的增益，使得可以保 持从光学谐振腔输出的辐射的强度，形成光学振荡器或激光器。也可 以根据像例如单色线宽、增益带宽、或其它规范的一个或多个其它规 范来选择光学放大器。本专利技术的各种实施例的 一个方面涉及一种激光雷达系统，用于明 确地检测目标的距离和目标相对于激光雷达系统运动的距离变化率。 本专利技术的各种实施例的另 一个方面涉及一种激光雷达系统，使用多个激光雷达部分来获取多个同时测量结果(或几乎同时)，从而可以确 定距离和距离变化率两者，而不受应用单个激光部分进行顺序测量的 系统所带来的各种短暂影响。另外，本专利技术的各种实施例的其它方面 可以使得目标的距离和距离变化率的确定更快，使得目标的距离和距 离变化率的确定更精确，和/或可以提供其它好处。在本专利技术的 一些实施例中，所述激光雷达系统可以向目标发出第 一目标束和第二目标束。第一 目标束和第二目标束可被目标反射回到所述激光雷达系统。所述激光雷达系统可以接收反射的第一目标束和 第二目标束，并且可以确定目标与所述激光雷达系统的距离和目标的距离变化率的至少一个。在本专利技术的一些实施例中，所述激光雷达系统可以包括第一激光雷达部分、第二激光雷达部分、和处理器。在本专利技术的一些实施例中，第一激光雷达部分可以生成第一目标 束和第一参考束。第一目标束和第一参考束可以由第一激光源以可以以第一啁啾率调制的第一频率生成。第一 目标束可被引向目标上的测 量点。第一激光雷达部分可以组合可被引向目标并从目标反射的第一目标束的一部分和被引导经过具有已知或固定路径长度的路径的被 称为本机振荡器束的第一目标束的另一部分。按照本专利技术的各种实施例，第二激光雷达部分可以相对于第一激 光雷达部分并置和固定。更具体地说，并置和固定用于发送和接收各自激光束的相关光学部件。第二激光雷达部分可以生成第二目标束和 第二参考束。第二目标束和第二参考束可以由第二激光源以可以以第二啁啾率调制的第二频率生成。第二啁啾率可以不同于第一啁啾率。 这可能有助于诸如信号鉴别的下游处理的一个或多个方面或下游处 理的其它方面。第二目标束可被引向与第 一 目标束相同的目标上的测 量点。第二激光雷达部分可以组合被引向目标并从目标反射的第二目 标束的一部分和被引导经过具有已知或固定路径长度的路径的第二 目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于可控制地啁啾电磁辐射的系统，该系统包含：　形成光学谐振腔的至少一个光学元件；　放置在光学谐振腔内的频移器，其中，所述频移器从光学谐振腔接收电磁辐射，并将接收的电磁辐射的频移部分输出回到光学谐振腔；以及　放置在光学谐振腔内的光学开关，其中，所述光学开关从光学谐振腔接收电磁辐射，并且可控制成将接收的电磁辐射从光学谐振腔转出，或使接收的电磁辐射返回光学谐振腔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K贝尔斯利，
申请(专利权)人：数字信号公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]