激光测量系统及方法技术方案

本公开提供了一种激光测量系统及方法，应用于微波光子技术领域。该系统包括：天线、微波源、激光器、偏振控制器、双平行马赫

【技术实现步骤摘要】
激光测量系统及方法


[0001]本公开涉及微波光子
，尤其涉及一种激光测量系统及方法。

技术介绍

[0002]在雷达测距、智能驾驶、无线通信以及其他新兴领域中，获取运动物体的位置以及速度具有重要意义。多普勒频移是雷达发射的发射信号频率减去所接收的回波信号的频率，携带了运动物体的速度和方向参数。测量回波信号的到达角可以精确地辨别被测物体的方位。因此在实际应用中，利用多普勒频移和到达角即可准确判断运动目标的位置、方向和行进速度。传统测量方法通常是基于电学系统的，然而由于受到测量带宽窄、抗干扰能力弱、传输损耗大、测量成本高和测量灵敏度低等电子瓶颈的约束，当待测频率在兆赫兹到亚太赫兹范围时，电学方法很难实施。
[0003]近年来，随着微波光子学的发展和兴起，由于微波光子技术具有抗电磁干扰能力强，带宽大，损耗低，灵敏度高，稳定性高，体积小，成本低等诸多优点，研究人员开始考虑用微波光子学技术实现多普勒频移和到达角的测量。然而，现有的技术方案只能单独实现对多普勒频移或到达角的测量，而不能实现对多普勒频移和到达角的同时测量。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本公开提供一种激光测量系统及方法，以解决现有技术工作带宽窄，且无法同时测量多普勒频移和到达角的问题。
[0005]本公开的第一方面提供了一种激光测量系统，包括：
[0006]天线、微波源、激光器、偏振控制器、双平行马赫
‑
曾德尔调制器、光电探测器及信号处理模块；
[0007]所述天线，用于接收预设的回波信号；
[0008]所述微波源，用于发出参考信号；
[0009]所述激光器，用于发出第一光载波；
[0010]所述偏振控制器，用于控制所述第一光载波的偏振方向，得到第二光载波；
[0011]所述双平行马赫
‑
曾德尔调制器，用于将所述预设的回波信号及所述参考信号调制到所述第二光载波上，得到调制光信号；
[0012]所述光电探测器，用于对所述调制光信号进行拍频处理，将所述调制光信号转化为电信号；
[0013]所述信号处理模块，用于接收所述电信号，计算得到多普勒频移和到达角的测量结果。
[0014]根据本公开的实施例，所述预设的回波信号包括第一回波信号和第二回波信号，所述天线包括：
[0015]第一天线和第二天线；
[0016]所述第一天线，用于接收所述第一回波信号；
[0017]所述第二天线，用于接收所述第二回波信号。
[0018]根据本公开的实施例，所述测量系统还包括电耦合器，所述电耦合器，用于将所述第一回波信号和所述参考信号结合，得到回参信号。
[0019]根据本公开的实施例，所述双平行马赫
‑
曾德尔调制器，包括：
[0020]分支分束器，第一子马赫
‑
曾德尔调制器、第二子马赫
‑
曾德尔调制器和偏振合束器；
[0021]所述分支分束器，根据所述第二光载波的光功率，将所述第二光载波平均分为两束，得到第三光载波和第四光载波；
[0022]所述第一子马赫曾德尔调制器，用于接收所述第三光载波和所述第二回波信号，得到第一预调制光信号；
[0023]所述第二子马赫曾德尔调制器，用于接收所述第四光载波和所述回参信号，得到第二预调制光信号；
[0024]所述偏振合束器，用于将所述第一预调制光信号和所述第二预调制光信号合束，得到调制光信号。
[0025]根据本公开的实施例，所述第一子马赫
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曾德尔调制器和所述第二子马赫
‑
曾德尔调制器的类型均为推挽马赫
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曾德尔调制器；
[0026]所述第一子马赫
‑
曾德尔调制器和所述第二子马赫
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曾德尔调制器为并联连接结构；
[0027]所述第一子马赫
‑
曾德尔调制器和所述第二子马赫
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曾德尔调制器均有一个射频输入端口和一个直流偏置口。
[0028]根据本公开的实施例，所述双平行马赫
‑
曾德尔调制器还包括主直流偏置口；
[0029]所述主直流偏置口，用于调整所述第一预调制光信号和所述第二预调制光信号之间的相位。
[0030]根据本公开的实施例，所述分支分束器的类型为3dB的Y分支分束器。
[0031]根据本公开的实施例，所述第一光载波为连续线性偏振光。
[0032]本公开的第二方面提供了一种激光测量方法，应用于上述第一方面所述的激光测量系统，所述方法包括：
[0033]利用天线接收预设的回波信号；
[0034]利用微波源发出参考信号；
[0035]利用激光器发出第一光载波；
[0036]利用偏振控制器控制所述第一光载波的偏振方向，得到第二光载波；
[0037]利用双平行马赫
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曾德尔调制器将所述预设的回波信号及所述参考信号调制到所述第二光载波上，得到调制光信号；
[0038]利用光电探测器对所述调制光信号进行拍频处理，将所述调制光信号转化为电信号；
[0039]利用信号处理模块接收所述电信号，计算得到多普勒频移和到达角的测量结果。
[0040]根据本公开提供的激光测量系统及方法，本公开采用双平行马赫
‑
曾德尔调制器对光载波进行调制，无需通过滤波器和波分复用等滤波元件即可实现同时对多普勒频移和到达角进行测量，并且还可判定多普勒频移的方向，测量系统简单，工作带宽极大。
附图说明
[0041]通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述内容以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0042]图1示意性示出了根据本公开实施例的一种激光测量系统的结构示意图；
[0043]图2示意性示出了根据本公开实施例的一种激光测量方法的流程示意图；
[0044]附图标记说明：1
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激光器；2
‑
偏振控制器；3
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第一子马赫
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曾德尔调制器；4
‑
第二子马赫
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曾德尔调制器；5
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光电探测器；6
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第一天线；7
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第二天线；8
‑
信号处理模块。
具体实施方式
[0045]以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0046]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光测量系统，其特征在于，包括：天线、微波源、激光器、偏振控制器、双平行马赫
‑
曾德尔调制器、光电探测器及信号处理模块；所述天线，用于接收预设的回波信号；所述微波源，用于发出参考信号；所述激光器，用于发出第一光载波；所述偏振控制器，用于控制所述第一光载波的偏振方向，得到第二光载波；所述双平行马赫
‑
曾德尔调制器，用于将所述预设的回波信号及所述参考信号调制到所述第二光载波上，得到调制光信号；所述光电探测器，用于对所述调制光信号进行拍频处理，将所述调制光信号转化为电信号；所述信号处理模块，用于接收所述电信号，计算得到多普勒频移和到达角的测量结果。2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述预设的回波信号包括第一回波信号和第二回波信号，所述天线包括：第一天线和第二天线；所述第一天线，用于接收所述第一回波信号；所述第二天线，用于接收所述第二回波信号。3.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括电耦合器，所述电耦合器，用于将所述第一回波信号和所述参考信号结合，得到回参信号。4.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述双平行马赫
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曾德尔调制器，包括：分支分束器，第一子马赫
‑
曾德尔调制器、第二子马赫
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曾德尔调制器和偏振合束器；所述分支分束器，根据所述第二光载波的光功率，将所述第二光载波平均分为两束，得到第三光载波和第四光载波；所述第一子马赫
‑
曾德尔调制器，用于接收所述第三光载波和所述第二回波信号，得到第一预调制光信号；所述第二子马赫
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曾德尔调制器，用于接收所述第四光载波和所述回参信号，得到第二预调...

【专利技术属性】
技术研发人员：李欣桐，陶金铭，李金野，刘建国，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：