一種基于熱光場聚束效應的新型測距儀的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及測距領域，特別是一種基于熱光場聚束效應的新型測距儀，可以不受 大氣擾動的影響，實現抗干擾測距能力，可廣泛應用于復雜環境下的距離測量。
【背景技術】
[0002] 刻度尺是最早用于測距的工具，但是在長距離或復雜環境下，刻度尺測量變得非 常困難。二戰期間，英國首先研制出的測距雷達，實現了在一個固定點上迅速測定不同方 位角各種目標的瞬時距離，實現了測距技術的歷史性突破。后來隨著電磁和激光技術的發 展，逐漸將激光用于測距領域，并于1961年美國休斯飛機公司研制出第一臺激光測距儀， 由于激光測距儀具有精度高、小巧輕便、分辨率高和抗干擾力強等優勢，在很長一段時間內 得到了迅速發展，并形成了多種形式的測距方案。目前的激光測距儀就可以實現從納米到 幾千千米范圍內測距。
[0003] 雖然目前的激光測距儀憑借激光的高穿透力，可以實現復雜環境和超遠距離能力 測距，但是僅僅依靠提高激光器功率和信號處理技術很難從根本上實現絕對的抗干擾能力 測距，且高功率激光器的使用對人眼危害極大，因此需要尋求一種新型測距方案從根本上 解決這一問題。
【發明內容】
[0004] 本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種基于熱光場二階關 聯特性體現出的聚束效應的抗干擾新型測距儀，可以實現抗干擾能力測距，并廣泛應用于 復雜環境下的距離測量。
[0005] 本發明的技術解決方案是：一種基于熱光場聚束效應的新型測距儀，包括熱光源、 透鏡、小孔、極化分束器、第一分束器、延時器、第二分束器、半透半反鏡、待測件反光鏡、第 一探測器、第二探測器與符合測量邏輯計算器，其中待測件反光鏡放置于待測件上；熱光源 產生的熱光場照射至透鏡，透鏡將光會聚后經小孔射出至極化分束器，極化分束器產生線 偏振光后送入到第一分束器產生一束透射光與一束反射光，并將透射光經過延時器送至第 二探測器，第二探測器接收延時器發送的透射光后產生第一電信號，并送至符合測量邏輯 計算器，反射光送至第二分束器，第二分束器接收反射光后，反射部分反射光到半透半反鏡 進行反射，半透半反鏡將反射后的光送至第二分束器透射，第一探測器接收透射后的光后 產生第二電信號，并送至符合測量邏輯計算器，符合測量邏輯計算器接收第一電信號與第 二電信號后進行歸一化的二階關聯函數計算，得到二階關聯函數峰值所對應的延時τ 1;半 透半反鏡接收第二分束器反射的部分反射光時同時透射部分光到待測件反射鏡，待測件反 射鏡將透射部分光反射至半透半反鏡與第二分束器，第一探測器接收透射后的光產生第三 電信號，并送至符合測量邏輯計算器，符合測量邏輯計算器對第一電信號與第三電信號進 行歸一化的二階關聯函數計算，得到二階關聯函數峰值所對應的延時τ 2，并解算出待測件 反光鏡到半透半反鏡之間的距離Z = ，其中，Δ τ = T2-Tltj
[0006] 本發明與現有技術相比的優點在于：
[0007] (1)本發明與現有測距儀相比，將兩路光學探測系統的探測信號通過延時器進行 時間同步，并在符合測量邏輯計算器中對兩路電信號進行符合計數，是在保持傳統測距儀 的光學系統、整體外觀形狀不變的基礎上進行內部結構的局部調整，實現簡單，工作量小；
[0008] (2)本發明與現有測距儀相比，利用熱光場二階關聯特性實現了一種新型的測距 方案，該測距儀基本不受大氣擾動影響，可以實現抗干擾測距能力，可廣泛應用于復雜環境 下的距離測量；
[0009] (3)本發明與現有測距儀相比，在相同技術條件下，只需要利用極弱光就可以實現 對遠距離目標的探測，可以有效降低高功率激光對人眼的危害；
[0010] (4)本發明還可以實現待測物體平均速率的測量，為精密測量領域引入了一種全 新的測距方案。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發明的實驗裝置圖。
【具體實施方式】
[0012] 光子的聚束效應為探測到第一個光子后經過延時τ，探測到第二個光子的概率會 降低，即二階關聯函數g (2) ( τ ) <g(2) (〇)，這說明光子傾向于聚集在一起，熱光場所呈現的就 是一種聚束效應。熱光場所呈現出的聚束效應，可以通過符合測量方法計算歸一化的二階 關聯函數得到，即當到達分束器的兩束熱光的延時為〇時，歸一化的二階關聯函數值為2， 就表現出聚束效應，可以利用熱光場的這種聚束效應，設計基于熱光場聚束效應的新型測 距儀。
[0013] 一種基于熱光場聚束效應的新型測距儀，如圖1所示包括熱光源1、透鏡2、小孔3、 極化分束器4、第一分束器5、延時器6、第二分束器7、半透半反鏡8、待測件反光鏡9、第一 探測器10、第二探測器11和符合測量邏輯計算器12。熱光源1產生的熱光場送至透鏡2， 經過透鏡2后會聚到小孔3,小孔3射出的光先經過極化分束器4變成線偏振光，再送入到 第一分束器5產生一束透射光與一束反射光，透射光（參考光束）經過延時器6后直接被 第二探測器11接收，反射光（測量光束）經過第二分束器7后反射到半透半反鏡8上，再 經過半透半反鏡8反射，反射后的光經過第二分束器7透射，直接被第一探測器10接收，調 整延時器的延時τ，用符合測量邏輯計算器12對第一探測器10和第二探測器11的輸出信 號做歸一化的二階關聯函數計算，得到二階關聯函數峰值所對應的延時τ i。
[0014] 另外，反射光（測量光束）經過第二分束器7反射到半透半反鏡8上時，有一部分 經半透半反鏡8透射，透射到待測件反射鏡9上，經過待測件反射鏡9反射后經過半透半反 鏡8和第二分束器7透射后，被第一探測器10接收，調整延時器的延時τ，用符合測量邏輯 計算器12對第一探測器10和第二探測器11的輸出信號做歸一化的二階關聯函數計算，得 到二階關聯函數峰值所對應的延時τ 2。
[0015] 最后，符合測量邏輯計算器12計算延時間隔Λ τ = τ2-τι，解算出待測件反光 鏡9到半透半反鏡8之間的距離
【主權項】
1. 一種基于熱光場聚束效應的新型測距儀，其特征在于包括熱光源（I)、透鏡（2)、小 孔（3)、極化分束器（4)、第一分束器（5)、延時器（6)、第二分束器（7)、半透半反鏡（8)、待 測件反光鏡（9)、第一探測器（10)、第二探測器（11)與符合測量邏輯計算器（12)，其中待 測件反光鏡放置于待測件上；熱光源（1)產生的熱光場照射至透鏡（2)，透鏡（2)將光會聚 后經小孔（3)射出至極化分束器（4)，極化分束器（4)產生線偏振光后送入到第一分束器 (5)產生一束透射光與一束反射光，并將透射光經過延時器（6)送至第二探測器（11)，第二 探測器（11)接收延時器（6)發送的透射光后產生第一電信號，并送至符合測量邏輯計算器 (12)，反射光送至第二分束器（7)，第二分束器（7)接收反射光后，反射部分反射光到半透 半反鏡（8)進行反射，半透半反鏡（8)將反射后的光送至第二分束器（7)透射，第一探測器 (10)接收透射后的光后產生第二電信號，并送至符合測量邏輯計算器（12)，符合測量邏輯 計算器（12)接收第一電信號與第二電信號后進行歸一化的二階關聯函數計算，得到二階 關聯函數峰值所對應的延時τ 1;半透半反鏡（8)接收第二分束器（7)反射的部分反射光時 同時透射部分光到待測件反射鏡（9)，待測件反射鏡（9)將透射部分光反射至半透半反鏡 (8)與第二分束器（7)，第一探測器（10)接收透射后的光產生第三電信號，并送至符合測量 邏輯計算器（12)，符合測量邏輯計算器（12)對第一電信號與第三電信號進行歸一化的二 階關聯函數計算，得到二階關聯函數峰值所對應的延時τ 2，并解算出待測件反光鏡（9)到 半透半反鏡（8)之間的距離/=|cAr，其中，Δ τ = T2-Tltj
【專利摘要】一種基于熱光場聚束效應的新型測距儀，包括熱光源(1)、透鏡(2)、小孔(3)、極化分束器(4)、第一分束器(5)、延時器(6)、第二分束器(7)、半透半反鏡(8)、待測件反光鏡(9)、第一探測器(10)、第二探測器(11)與符合測量邏輯計算器(12)，符合測量邏輯計算器(12)對兩路信號做歸一化的二階關聯函數計算最終得到待測件反光鏡(9)到半透半反鏡(8)之間的距離。本發明測距儀利用了光場的二階關聯特性，基本不受大氣擾動影響，可以克服傳統干涉測距儀無法克服的困難，實現了抗干擾測距能力，能夠廣泛應用于復雜環境下的距離測量。
【IPC分類】G01C3-00
【公開號】CN104729458
【申請號】CN201510134725
【發明人】趙連潔, 王增斌, 張安寧, 楊然, 霍娟, 李明飛
【申請人】北京航天控制儀器研究所
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月25日