Medición a larga distancia con resolución de peine de frecuencia

Introducción

El telémetro de precisión desempeña un papel vital en muchos campos, como la medición industrial, la medición, la navegación autónoma, la robótica y la teleobservación. Puede localizar y mapear con precisión objetos, detectar pequeños cambios en la distancia y monitorear el entorno dinámico con alta precisión.

El telémetro de precisión utiliza diversos métodos, incluidas tecnologías basadas en láser, como la medición del tiempo de vuelo (tof), la interferometría y el radar de ondas continuas de frecuencia variable (fmcw) (detección óptica y telémetro). Estos métodos utilizan los principios de las ondas de luz o electromagnéticas para determinar la distancia en función del tiempo de propagación o la medición del cambio de fase.

Radar láser de doble peine óptico

El radar láser de doble peine óptico es una tecnología de detección de vanguardia, que combina los principios del tiempo de vuelo (tof) y la medición de interferencia, y también se basa en la tecnología de amplificación de señal coherente del radar láser de onda continua de modulación de frecuencia (fmcw). Este método innovador combina las ventajas de estas tecnologías y puede lograr una medición de distancia absoluta de alta precisión y rápida.

Los sistemas tradicionales de radar láser generalmente se basan en el método del tiempo de vuelo o el método de interferometría para medir la distancia. El método del tiempo de vuelo mide el tiempo necesario para que el pulso láser entre y salga del objeto objetivo, mientras que la Ley de medición de interferencia analiza el patrón de interferencia del haz láser. Sin embargo, ambos métodos tienen limitaciones en términos de precisión, velocidad o rango de medición.

El LIDAR de peine de Doble luz superó estas limitaciones utilizando dos peines de frecuencia con frecuencias de repetición ligeramente diferentes. Cuando la luz emitida interactúa con el objeto objetivo, una parte de la luz se refleja. También hay una parte de la luz que se reflejará por el espejo de referencia. Al hacer que la luz reflejada por un peine de frecuencia a través del objetivo y el espejo de referencia interfiera con la luz de otro peine de frecuencia y medir el retraso entre los interferómetros generados, se pueden obtener resultados precisos de medición de distancia.

Los factores determinantes clave del radar láser de doble peine óptico incluyen el ancho de banda del pulso, la frecuencia de repetición y la diferencia de frecuencia de repetición. Al utilizar el efecto cursor (es decir, el papel de intercambiar osciladores locales y osciladores de muestreo durante el mismo proceso de medición), el radar láser de doble peine óptico puede lograr un rango de medición extremadamente largo sin ambigüedades. Este rango puede extenderse a cientos de kilómetros, superando las necesidades de la mayoría de las aplicaciones prácticas. Al mismo tiempo, el sistema es capaz de mantener una precisión de nivel de micras, que está determinada por la duración del pulso (generalmente en el rango de segundos asiáticos) y la velocidad de adquisición de datos. Además, el radar láser de peine de Doble luz puede obtener señales de interferencia, logrando así una precisión de medición de sublongitud de onda. Estas características integrales hacen que el radar láser de doble peine óptico se convierta en una tecnología poderosa.

Diagrama esquemático de la señal de medición de distancia en el radar láser de doble peine óptico. La medición de la distancia se repite cada 1 / △ f. El intervalo de tiempo entre el pulso objetivo y el pulso de referencia codifica la información de distancia. La distancia se puede determinar solo en función del tiempo de vuelo, o se puede utilizar la fase óptica para optimizar la medición de la distancia.

Radar láser de peine de Doble luz basado en láser de peine de Doble luz de una sola cavidad

El uso de láseres de peine de una sola cavidad y Doble luz en el sistema de radar láser de peine de Doble luz es crucial para promover la aplicación práctica de esta tecnología. Al adoptar un diseño de cavidad única, el sistema se vuelve más compacto, lo que es ideal para integrarse en varias plataformas y dispositivos. El uso de una sola fuente láser elimina las complejas necesidades de sincronización y simplifica toda la arquitectura del sistema.

Además, el método láser de peine óptico doble de una sola cavidad es escalable en términos de producción. Debido a la simplificación del diseño y el proceso de fabricación más eficiente, se puede lograr una producción eficiente y económica del sistema de radar láser de doble peine óptico. Esta escalabilidad es particularmente importante para la amplia aplicación y comercialización de esta tecnología.

Ventajas del rango de precisión K2 photonic

- escaneo rápido

El láser de peine óptico doble de una sola cavidad puede realizar mediciones de alta resolución a una velocidad de actualización más rápida, hasta 100 khz, e incluso cerca de 1 MHz en casos especiales.

- alta precisión

El radar láser de peine de Doble luz proporciona una excelente precisión de medición mediante el uso de factores de estiramiento de tiempo para el muestreo óptico, lo que garantiza que la precisión de nivel Femtosegundo registre el pulso de retorno. Además, el uso de la información de fase óptica mejora aún más la precisión de la medición y realiza una función de medición de distancia precisa y detallada.

- pequeño tamaño
Se pueden desarrollar sistemas de radar compactos utilizando láseres compactos de doble peine óptico de una sola cavidad, especialmente aquellos que operan en una frecuencia repetida de GHz o superior.

- alta sensibilidad

La amplificación coherente de la vibración local en el radar láser de doble peine óptico puede obtener una detección de alta sensibilidad del reflejo de retorno. Además, los láseres de estado sólido bloqueados en modo producen láseres con ruido ultra bajo (rin y cronometraje) a alta frecuencia, logrando así mediciones de alta sensibilidad y ruido de partículas dispersas limitado.