本發(fā)明屬于基于激光的距離測(cè)量領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、在基于激光的測(cè)距（光檢測(cè)和測(cè)距激光雷達(dá)lidar）設(shè)備中，基于雙光學(xué)頻率梳技術(shù)（“雙梳測(cè)距”）的設(shè)備提供了固有的高精度和采樣率，并且不需要任何移動(dòng)部件來(lái)掃描距離。

2、雙梳測(cè)距使用重復(fù)率略有不同的兩個(gè)光學(xué)頻率梳的組合。將一個(gè)光束（對(duì)應(yīng)于其中一個(gè)梳）射向目標(biāo)和參考，該目標(biāo)和參考都至少部分地將該光束反射回來(lái)，并且返回的輻射例如在光束分離器中與另一個(gè)光束（對(duì)應(yīng)于其中另一個(gè)梳；充當(dāng)本地振蕩器（lo，localoscillator）本地組合。由此產(chǎn)生的干涉信號(hào)通過(guò)光電二極管進(jìn)行測(cè)量。其特點(diǎn)之一是，具有代替高頻光電檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，分辨頻率梳的重復(fù)率的一半的檢測(cè)就足夠了。然而，測(cè)量受到與脈沖重復(fù)率相關(guān)的模糊范圍的影響。這個(gè)范圍通常大約為幾厘米到幾米，這對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)太低了。

3、i.?coddington等人在《自然光子學(xué)》第3期第351-356頁(yè)（2009年）中，已經(jīng)提出通過(guò)轉(zhuǎn)換信號(hào)和本地振蕩器（lo）激光束的角色以及通過(guò)使用游標(biāo)效應(yīng)來(lái)顯著擴(kuò)展模糊范圍：由于重復(fù)率的差異，對(duì)于比固有模糊范圍更遠(yuǎn)的目標(biāo)，使用第一梳作為信號(hào)激光束的距離測(cè)量與使用第二梳作為信號(hào)激光束的距離測(cè)量不同。這個(gè)差異是兩個(gè)測(cè)量配置的模糊范圍之差的整數(shù)倍。因此，通過(guò)組合兩次測(cè)量，可以確定該整數(shù)，從而可以確定絕對(duì)距離的值。

4、然而，這種方法的缺點(diǎn)在于，為了利用游標(biāo)效應(yīng)，必須緊密連續(xù)地對(duì)目標(biāo)進(jìn)行兩次測(cè)量。因此，測(cè)量將相對(duì)較慢，并且需要附加轉(zhuǎn)換機(jī)制來(lái)交換信號(hào)光束和本地振蕩器的角色。這對(duì)于連續(xù)測(cè)量之間的漂移不具有魯棒性，并且還使得該系統(tǒng)無(wú)法應(yīng)用于移動(dòng)目標(biāo)的距離測(cè)量。

5、在de?102012001754中，還提出使用光學(xué)濾波器，該光學(xué)濾波器將其中一個(gè)頻率梳分離成兩部分，以便能夠同時(shí)進(jìn)行兩次測(cè)量，并且兩個(gè)梳的角色互換。然而，這種技術(shù)有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，即利用互換梳的兩次測(cè)量是不對(duì)稱(chēng)的。這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)誤差，并增加數(shù)據(jù)的后處理的復(fù)雜性。此外，光譜過(guò)濾既復(fù)雜又昂貴，而且通過(guò)限制帶寬來(lái)犧牲分辨率。

6、ya?liu等人（“fast?distance?measurement?with?a?long?ambiguity?rangeusing?a?free-running?dual-comb?fiber?laser”；frontiers?in?optics?/laserscience（2020））提出根據(jù)i.?coddington等人提到的方法，通過(guò)轉(zhuǎn)換信號(hào)和本地振蕩器激光束的角色來(lái)進(jìn)行兩次測(cè)量，隨后再進(jìn)行一次測(cè)量，其中將兩次測(cè)量組合成同時(shí)測(cè)量。這種方法可以用于移動(dòng)目標(biāo)，但是也存在i.?coddington等人提出的方法提到的其它缺點(diǎn)。

7、j.?nürnberg等人（“absolute?laser?ranging?with?sub-μm?resolution?from?afree-running?dual-comb?yb:caf2?laser”，2021?conference?on?lasers?and?electro-optics(cleo),?osa(2021)）討論了使用兩個(gè)頻率梳的絕對(duì)激光測(cè)距，其中，lidar設(shè)置通過(guò)交換信號(hào)和本地振蕩器臂中兩個(gè)頻率梳的角色，促進(jìn)了參考r和目標(biāo)t之間的距離的兩次同時(shí)測(cè)量。這兩個(gè)梳具有不同的偏振，并在偏振光束分離器中組合。組合的梳輻射在信號(hào)分支和本地振蕩器分支之間被分離，信號(hào)分支被引導(dǎo)至目標(biāo)上（并且被楔形窗口部分反射，以產(chǎn)生參考）。從物體反射回來(lái)的信號(hào)（與部分反射的參考信號(hào)一起）與本地振蕩器輻射疊加，所得的疊加信號(hào)被渥拉斯頓（wollaston）棱鏡分離成兩個(gè)正交偏振的測(cè)量信號(hào)。這種方法的缺點(diǎn)在于，必須依賴(lài)偏振來(lái)區(qū)分歸屬于兩個(gè)頻率梳的兩個(gè)本地振蕩器。任何偏振的不準(zhǔn)確性，例如，由于本地振蕩器臂或非理想的渥拉斯頓棱鏡/偏振光束分離器中不想要的偏振旋轉(zhuǎn)引起的，都會(huì)導(dǎo)致本地振蕩器部分位于錯(cuò)誤的光電檢測(cè)器上。沿著信號(hào)臂的任何偏振旋轉(zhuǎn)（例如，由非合作目標(biāo)引起的）都將導(dǎo)致記錄的信號(hào)中的虛假的幻像脈沖，這會(huì)扭曲測(cè)量結(jié)果。

8、xu?xinjang等人（“underwater?dynamic?distance?measurement?using?across-sampling?dual-comb”，optics?communications?517，128319（2022））公開(kāi)了一種基于雙梳的交叉采樣來(lái)執(zhí)行水下動(dòng)態(tài)測(cè)量的方法。第一光束分離器用于將兩個(gè)頻率梳組合成公共信號(hào)分支和公共本地振蕩器分支。信號(hào)分支的輻射經(jīng)由循環(huán)器被引導(dǎo)至目標(biāo)，并且被反射回來(lái)的信號(hào)通過(guò)循環(huán)器到達(dá)第二光束分離器，其中，該信號(hào)與公共本地振蕩器分支的輻射疊加，以產(chǎn)生干涉信號(hào)。這種方法不允許明確地分離歸屬于兩個(gè)頻率梳的兩個(gè)通道。所有干涉輻射都由單個(gè)公共光電二極管進(jìn)行分析。這可能會(huì)在兩個(gè)通道之間產(chǎn)生不想要的干涉。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種克服現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的激光測(cè)距方法和激光測(cè)距設(shè)備。本發(fā)明的一個(gè)特別目的是提供一種方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備也適用于測(cè)量大于50m、大于100m或者甚至大于1km的更長(zhǎng)的距離，而沒(méi)有模糊，并且在每次測(cè)量之前不需要校準(zhǔn)測(cè)量。

2、這些目的和其它目的通過(guò)權(quán)利要求中定義的方法和設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3、根據(jù)本發(fā)明的一方面的激光測(cè)距方法包括以下步驟：

4、·生成雙梳輻射，該雙梳輻射包括具有第一脈沖重復(fù)頻率的第一輻射脈沖串的第一輻射部分和具有第二脈沖重復(fù)頻率的第二輻射脈沖串的第二輻射部分，該第二脈沖重復(fù)頻率與第一脈沖重復(fù)頻率略有不同。

5、·使用第一輻射分離器將第一輻射部分分離成第一信號(hào)輻射部分和第一本地振蕩器輻射部分。

6、·使用第二輻射分離器將第二輻射部分分離成第二信號(hào)輻射部分和第二本地振蕩器輻射部分。

7、·將第一信號(hào)輻射部分（具有第一脈沖重復(fù)頻率）和第二信號(hào)輻射部分（具有第二脈沖重復(fù)頻率）組合成組合信號(hào)輻射。

8、·將組合信號(hào)輻射引導(dǎo)至要測(cè)量距離的物體上。引導(dǎo)步驟可以包括引導(dǎo)組合信號(hào)輻射穿過(guò)參考物體到目標(biāo)物體上。

9、·接收從被組合信號(hào)輻射照射的物體反射回來(lái)的信號(hào)。

10、·將信號(hào)分離成第一信號(hào)部分和第二信號(hào)部分。

11、·由第一輻射分離器將第一信號(hào)部分與第二本地振蕩器輻射部分疊加，以生成第一測(cè)量信號(hào)。

12、·由第二輻射分離器將第二信號(hào)部分與第一本地振蕩器輻射部分疊加，以生成第二測(cè)量信號(hào)。

13、·根據(jù)第一測(cè)量信號(hào)和第二測(cè)量信號(hào)確定到物體的距離。

14、在這種情況下，相應(yīng)的信號(hào)部分與本地振蕩器部分的疊加將對(duì)具有相同偏振的部件造成干涉，因此第一和第二測(cè)量信號(hào)是干涉信號(hào)。

15、第一和第二輻射分離器是分開(kāi)的，因?yàn)榈谝惠椛洳糠值姆蛛x和第二輻射部分的分離發(fā)生在不同的位置。這允許將相應(yīng)的信號(hào)輻射部分引導(dǎo)至信號(hào)輻射部分被組合的位置上（通常引導(dǎo)至輻射組合器上），并且將相應(yīng)的本地振蕩器輻射部分引導(dǎo)至相應(yīng)的另一個(gè)輻射分離器上。

16、在分離第一輻射部分和第二輻射部分的步驟之后，進(jìn)行將第一信號(hào)輻射部分和第二信號(hào)輻射部分組合成組合信號(hào)輻射的步驟，即，針對(duì)與相應(yīng)的本地振蕩器部分分離的第一/第二信號(hào)輻射部分進(jìn)行該步驟。

17、換句話說(shuō)，將第一和第二信號(hào)輻射部分組合成組合信號(hào)輻射尤其是利用由第一/第二輻射分離器分離得到的第一和第二信號(hào)輻射部分（即來(lái)自第一和第二輻射分離器的輸出端口之一的輻射）來(lái)進(jìn)行的。

18、第一/第二輻射分離器的相應(yīng)的其它輸出端口尤其被設(shè)置和配置為彼此通信，使得從第一輻射分離器的輸出端口之一輸出的輻射作為第一本地振蕩器部分耦合到第二輻射分離器的輸出端口（以與第二信號(hào)部分疊加，其中的輸出端口用作信號(hào)部分和相應(yīng)的其它本地振蕩器部分的輸入端口），并且反之亦然。

19、輻射分離器的輸出端口之間的通信可以由連接輸出端口的光纖（或其它波導(dǎo)，取決于實(shí)現(xiàn)方式）來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者特別是在自由空間配置中，由部件的適當(dāng)布置引起。這種布置可以包括至少一個(gè)輻射偏轉(zhuǎn)器，例如，反射器，將輻射從其中一個(gè)輻射分離器的本地振蕩器輻射部分輸出端口引導(dǎo)至另一個(gè)輻射分離器的相應(yīng)端口。然而，也有可能對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)輻射分離器，使得來(lái)自第一輻射分離器的本地振蕩器輸出端口的這種輻射直接（通過(guò)自由空間或另一基板，例如，玻璃）傳播到第二輻射分離器的本地振蕩器輸出端口，并且反之亦然，從而不需要輻射偏轉(zhuǎn)器。

20、通過(guò)輸出端口之間的這種通信，確保了第一信號(hào)部分與第二本地振蕩器輻射部分的疊加以及第二信號(hào)部分與第一本地振蕩器輻射部分的疊加僅由正確的本地振蕩器部分完成（即，例如，第一本地振蕩器輻射部分的任何部分都不會(huì)干涉第一信號(hào)部分），不依賴(lài)于沿著本地振蕩器臂的任何偏振旋轉(zhuǎn)和/或不完美的渥拉斯頓棱鏡/偏振光束分離器。值得注意的是，這種設(shè)計(jì)特性不依賴(lài)于材料平臺(tái)，即，適用于光纖、自由空間和波導(dǎo)設(shè)置。這與例如j.?nürnberg等人或xu?xiang等人在前述出版物中的方法相比，具有很大的優(yōu)勢(shì)。

21、第一和第二輻射分離器可以由不同的專(zhuān)用光束分離設(shè)備構(gòu)成，例如，光纖光束分離器，特別是在該設(shè)備由光纖技術(shù)實(shí)現(xiàn)的情況下?？商娲兀谝缓偷诙椛浞蛛x器可以由單個(gè)光束分離設(shè)備的空間分離的、可區(qū)分的部分構(gòu)成，例如，在該設(shè)備是在自由空間設(shè)置中實(shí)現(xiàn)的情況下。配置第一和第二輻射分離器的方式不是本發(fā)明方法的必要關(guān)鍵特征，但是第一和第二輻射分離器彼此分離可能是重要的，因?yàn)榈谝缓偷诙镜卣袷幤鞑糠质遣煌?，并且因?yàn)榈谝槐镜卣袷幤鞑糠謴牡谝惠椛浞蛛x器傳播到第二輻射分離器，而第二本地振蕩器部分從第二輻射分離器傳播到第一輻射分離器。因此，第一和第二本地振蕩器部分可以具有不同的、相反的傳播方向。正是這個(gè)概念使得無(wú)需偏振來(lái)區(qū)分第一和第二本地振蕩器部分成為可能，并且因此使得該測(cè)量與現(xiàn)有技術(shù)（例如，j.?nürnberg等人公開(kāi)的技術(shù)）相比更具有魯棒性。

22、第一/第二測(cè)量信號(hào)的生成可以包括光電轉(zhuǎn)換，例如，通過(guò)第一/第二光電二極管。

23、第一信號(hào)部分（其將至少包括第一梳的輻射的一部分）與（第二梳）第二本地振蕩器輻射部分的疊加將是具有脈沖結(jié)構(gòu)的干涉信號(hào)，在脈沖包絡(luò)內(nèi)有振蕩，并且可以用于距離測(cè)量，存在眾所周知的模糊性。這同樣適用于第二信號(hào)部分（其將至少包括第二梳的輻射的一部分）與（第一梳）第一本地振蕩器輻射部分的疊加。然后，距離的確定可以包括使用游標(biāo)效應(yīng)，以通過(guò)比較第一和第二測(cè)量結(jié)果來(lái)擴(kuò)展模糊范圍，基本上如i.?coddington等人在《自然光子學(xué)》第3期第351-356頁(yè)（2009年）中所教導(dǎo)的。與后者相反，根據(jù)本發(fā)明的方法包括分離兩個(gè)梳，允許同時(shí)生成第一和第二測(cè)量結(jié)果，使得該方法例如也可以用于確定移動(dòng)物體的距離和/或速度。此外，它從頭開(kāi)始工作，不需要像例如ya?liu等人的方法（“fastdistance?measurement?with?a?long?ambiguity?range?using?a?free-running?dual-comb?fiber?laser”；frontiers?in?optics?/laser?science（2020））那樣進(jìn)行任何特殊的校準(zhǔn)測(cè)量。

24、雙梳輻射可以是偏振的。

25、組合步驟可以例如由偏振組合器以這樣的方式進(jìn)行，即由第一信號(hào)輻射部分產(chǎn)生的組合信號(hào)輻射的份額具有第一偏振，而由第二信號(hào)輻射部分產(chǎn)生的組合信號(hào)輻射的份額具有與第一偏振不同的第二偏振。分離信號(hào)的步驟可以包括分離具有第一偏振的信號(hào)部分和具有第二偏振的信號(hào)部分，以產(chǎn)生第一信號(hào)部分（源于具有第一偏振的信號(hào)部分）和第二信號(hào)部分（源于具有第二偏振的信號(hào)部分）。

26、這具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一信號(hào)部分僅具有第一頻率梳的特征（即，在頻域中形成第一頻率梳，即，對(duì)應(yīng)于第一脈沖重復(fù)頻率的脈沖串），并且與具有第二頻率梳的特征的第二本地振蕩器輻射部分疊加，用于生成第一測(cè)量信號(hào)，反之亦然，對(duì)于具有第二頻率梳的特征的第二信號(hào)部分也是如此。

27、因此，在這些實(shí)施例中，只有打算進(jìn)行組合用于外差信號(hào)處理的信號(hào)部分被疊加，使得該過(guò)程特別有效?；旧纤蟹祷氐妮椛涠紩?huì)對(duì)“想要的”測(cè)量信號(hào)有貢獻(xiàn)。此外，因?yàn)榻M合信號(hào)輻射部分具有正交偏振，所以在組合器中不會(huì)有任何“不想要的”干涉。這種“不想要的”干涉會(huì)導(dǎo)致干涉信號(hào)被檢測(cè)器檢測(cè)到，因此必須被濾除。

28、從兩個(gè)偏振光束產(chǎn)生具有正交偏振的組合光束并且當(dāng)在相反方向上操作時(shí)將具有正交偏振的組合光束分離成兩個(gè)不同的偏振光束的偏振組合器是已知的并且市場(chǎng)上也有銷(xiāo)售。

29、作為使用偏振組合器進(jìn)行組合的替代，也可以使用保偏光纖耦合器或單模光纖耦合器或用于自由空間或波導(dǎo)設(shè)置的相應(yīng)等效物。在這些替代實(shí)施例中，第一信號(hào)部分將包括兩個(gè)梳的貢獻(xiàn)。然而，在與第二本地振蕩器部分疊加后，第二梳的貢獻(xiàn)可以被清理，因?yàn)榈诙岬呢暙I(xiàn)不會(huì)對(duì)頻率梳有貢獻(xiàn)，該頻率梳是通過(guò)在低得多的頻域（與輻射頻率相比低得多）中與具有輕微偏移頻率的本地振蕩器部分混合的外差檢測(cè)產(chǎn)生的。

30、雙梳輻射可以是光纖引導(dǎo)的，即，至少在生成雙梳輻射之后，可以耦合到光纖中，在不同的光纖中引導(dǎo)第一和第二輻射部分?？商娲?，通過(guò)自由空間部件或在基板內(nèi)或通過(guò)波導(dǎo)，例如，在芯片或其它基板上的實(shí)現(xiàn)方式也是可能的。

31、通過(guò)自由空間部件的實(shí)現(xiàn)方式意味著激光測(cè)距設(shè)備具有輻射引導(dǎo)裝置，該輻射引導(dǎo)裝置包括反射鏡或其它反射表面或其它輻射偏轉(zhuǎn)器，這些設(shè)備都經(jīng)由自由空間或在基板（例如，玻璃）內(nèi)將輻射引導(dǎo)至本文中描述的部件上，這些部件可以是分立部件。因此，有可能構(gòu)造測(cè)距設(shè)備的自由空間實(shí)施例，使得輻射在基板（1玻璃）內(nèi)傳播。輻射在這種情況下可以例如經(jīng)由玻璃-空氣界面處的全內(nèi)反射來(lái)反射和引導(dǎo)。

32、在一些實(shí)施例中，尤其是在由自由空間部件實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例中，該設(shè)備可以包括潛望鏡，該潛望鏡被設(shè)置在其中一個(gè)信號(hào)輻射部分的光束路徑中。這種潛望鏡除了將光束引導(dǎo)至期望的位置（例如，將其提升到布置輻射組合器的平面）之外，還可以具有半波片的功能，即可以將偏振旋轉(zhuǎn)90°。因此，潛望鏡可以確保第一和第二信號(hào)輻射部分（以及分別由第一/第二信號(hào)輻射部分產(chǎn)生的組合信號(hào)輻射的份額）之間的偏振是正交的，用于對(duì)從目標(biāo)反射回的信號(hào)的后續(xù)分離。然而，與使用半波片相比，潛望鏡避免了引起虛假反射的缺點(diǎn)。

33、原則上，潛望鏡也可以位于第一輻射分離器的本地振蕩器輸出端口和第二輻射分離器的本地振蕩器輸出端口之間的連接路徑上。

34、在這種情況下，輸入頻率梳需要具有相互正交偏振，但其工作原理與提出的設(shè)置相同。

35、潛望鏡除了避免虛假反射之外，還具有比半波片允許更多寬帶操作的優(yōu)點(diǎn)。

36、在一些實(shí)施例中，激光測(cè)距設(shè)備包括輸出耦合器——對(duì)于具有自由空間部件的激光來(lái)說(shuō)是已知的類(lèi)型——設(shè)置在組合信號(hào)輻射的光束路徑中。輸出耦合器被配置為從組合信號(hào)輻射中提取參考脈沖串，即，耦合出的部分（例如，基本上小于強(qiáng)度的50%）用作參考，而反射部分作為信號(hào)輻射被引導(dǎo)至目標(biāo)。在一些實(shí)施例中，該參考被光束分離器再次分離成兩個(gè)不同的分支，這兩個(gè)分支可以具有稍微不同的光束路徑長(zhǎng)度，以解決所謂的“停機(jī)時(shí)間”（由于信號(hào)脈沖的目標(biāo)和參考反射在時(shí)間上重疊而不能測(cè)量距離的時(shí)間）。

37、作為輸出耦合器的替代，楔形窗口可以用于耦合出組合信號(hào)輻射的一部分，用作參考。楔形窗口具有兩個(gè)表面，每個(gè)表面引起部分反射，以便直接生成兩個(gè)分支作為參考，上述可能性使得兩個(gè)分支之間的光束路徑長(zhǎng)度稍微不同，以處理“停機(jī)時(shí)間”。

38、為了確定距離，除了由物體反射回來(lái)的信號(hào)之外，還可以考慮參考。這種參考可以由沿著光束路徑的結(jié)構(gòu)（或“參考物體”）的反射產(chǎn)生。特別地，組合信號(hào)輻射的部分反射，例如，來(lái)自光纖尖端和/或來(lái)自專(zhuān)用參考物體（例如，透明窗口）的面，可以用于生成參考脈沖串。這種部分反射將生成參考信號(hào)，該參考信號(hào)經(jīng)歷分離成第一和第二信號(hào)部分以及與從物體反射回來(lái)的信號(hào)疊加在一起的步驟。由于基于諸如振幅（對(duì)于參考信號(hào)來(lái)說(shuō)是眾所周知的）等特征有可能將參考信號(hào)與信號(hào)（根據(jù)本文中使用的定義，是由物體反射回來(lái)的信號(hào)）區(qū)分開(kāi)，因此在后處理中，這可以用于將距離確定為參考信號(hào)的反射與結(jié)構(gòu)的反射之間的距離。

39、除了使用來(lái)自具有明確位置的結(jié)構(gòu)的反射（例如，所提到的光纖尖端或透明窗口的面；沿著光束路徑的其它元件）之外，或作為替代，也可以使用其它方式來(lái)獲得參考。例如，可以從和頻混頻或其它非干涉手段獲得參考。如果第一和第二信號(hào)輻射部分不具有正交偏振，則存在另一種獲得參考的方式，如在使用與偏振組合器不同的設(shè)備進(jìn)行組合的實(shí)施例中的情況。在這些實(shí)施例中，組合將產(chǎn)生干涉信號(hào)。該干涉信號(hào)可以用作參考，代替或補(bǔ)充通過(guò)在具有明確位置的結(jié)構(gòu)處的（部分）反射獲得的參考。

40、在特定實(shí)施例中，可以使用兩個(gè)部分反射來(lái)生成兩個(gè)參考信號(hào)，以處理假設(shè)的情況，其中，參考信號(hào)之一的反射和物體的反射之間的距離（或者準(zhǔn)確地說(shuō)，該距離的兩倍）對(duì)應(yīng)于雙梳輻射源的腔長(zhǎng)的整數(shù)倍，使得參考脈沖與信號(hào)脈沖重合，由此可以使用相應(yīng)的另一個(gè)參考信號(hào)。作為其替代，即使在測(cè)量中暫時(shí)重疊，信號(hào)和參考脈沖也可以在后處理中進(jìn)行區(qū)分，例如，通過(guò)擬合模型。

41、獲得附加部分反射（除了從光纖尖端獲得部分反射之外）的方法是在測(cè)量路徑中放置透明的，例如，楔形窗口。如果這種窗口的厚度是已知的，可以進(jìn)一步使用這種窗口來(lái)推導(dǎo)重復(fù)率和/或校準(zhǔn)設(shè)備的電子鐘。

42、在許多實(shí)施例中，雙梳輻射將在近紅外或可見(jiàn)光范圍內(nèi)，波長(zhǎng)例如在0.3μm和2μm之間的范圍內(nèi)。可以選擇雙梳的重復(fù)率，尤其是通過(guò)根據(jù)具體需要選擇適當(dāng)?shù)那婚L(zhǎng)。例如，可以在50mhz和10ghz之間，特別是在250mhz和2ghz之間。一般來(lái)說(shuō)，提高重復(fù)率——通過(guò)減小雙梳輻射源的腔長(zhǎng)——可以實(shí)現(xiàn)更大的重復(fù)率差異，而不會(huì)出現(xiàn)混疊。反過(guò)來(lái)，這支持以減小擴(kuò)展模糊范圍為代價(jià)來(lái)增強(qiáng)靈敏度和測(cè)量更新率。

43、兩個(gè)梳之間的脈沖重復(fù)率差異可以與所需的到物體的測(cè)量距離相匹配，這取決于應(yīng)用。重復(fù)率δfrep的差異可以例如被設(shè)置為使得使用游標(biāo)技術(shù)能夠解析出所需的測(cè)量距離。沒(méi)有模糊的最大距離是c/(2*δfrep)。

44、對(duì)于許多應(yīng)用，理想的情況是c/(2*δfrep)值超過(guò)所需的距離，但為了最佳性能也不要不超過(guò)太多，例如，不超過(guò)2或3倍。

45、因此，在一些實(shí)施例中，以下不等式可能成立：

46、c/(2*δfrep)/3<d<?c/(2*δfrep)；

47、其中，d是要測(cè)量的距離（其在許多應(yīng)用中大約是已知的）。

48、δfrep的另一個(gè)可能的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是，如果δfrep足夠小以避免混疊，這可能是有利的。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，由第一和第二輻射部分拍頻(beating)產(chǎn)生的下變頻頻率梳（通常在射頻域中）不應(yīng)寬于重復(fù)頻率的一半。這個(gè)條件可以表示如下：δfrep<frep2/(2δv)，其中，δv是第一和第二頻率梳的光學(xué)帶寬。

49、在一些特定實(shí)施例中，可以使用附加雙梳輻射，該附加雙梳輻射包括具有第三脈沖重復(fù)頻率的第三輻射脈沖串的第三輻射部分和具有與第三脈沖重復(fù)頻率不同的第四脈沖重復(fù)頻率的第四輻射脈沖串的第四輻射部分。第三和第四重復(fù)頻率可以（但不一定）與第一和第二重復(fù)頻率相同。

50、在這種情況下，第三和第四輻射部分可以處于與第一和第二輻射部分的波長(zhǎng)區(qū)域不同的波長(zhǎng)區(qū)域中。例如，與第一雙梳相比，第二雙梳可以處于雙倍頻率，并且第二雙梳可以使用非線性光學(xué)效應(yīng)從第一雙梳生成?？商娲?，第二雙梳可以由單獨(dú)的源生成。在這些實(shí)施例中，附加雙梳輻射可以用于執(zhí)行與具有第一和第二輻射部分的雙梳輻射相同的測(cè)量。這樣做的目的是利用折射率的頻率依賴(lài)性來(lái)校正沿著測(cè)量路徑的折射率變化。

51、除了涉及一種方法之外，本發(fā)明還涉及一種激光測(cè)距設(shè)備。該設(shè)備特別適合于執(zhí)行該方法。在本文中描述或要求保護(hù)的方法的特性也是該設(shè)備的可選特性，并且反之亦然。

52、因此，用于執(zhí)行該方法的激光測(cè)距設(shè)備包括：

53、·雙梳輻射源；

54、·第一輻射分離器和第二輻射分離器；

55、·輻射組合器；

56、·輻射入耦合和出耦合結(jié)構(gòu)；以及

57、·第一和第二檢測(cè)器。

58、在這種情況下，雙梳輻射源的輸出端口之一例如經(jīng)由防止反饋的光隔離器連接到第一輻射分離器的輸入端口。雙梳輻射源的另一個(gè)輸出端口也例如經(jīng)由光隔離器連接到第二輻射分離器的輸入端口。每個(gè)輻射分離器的輸出端口之一連接到輻射組合器的輸入端口，而輻射分離器的其它輸出端口相互連接。每個(gè)光束分離器的剩余輸入端口（對(duì)應(yīng)于沒(méi)有連接到雙梳輻射源的輸入的端口）分別連接到第一和第二檢測(cè)器。

59、如果兩個(gè)端口被描述為“連接”，則在本文中，這尤其意味著端口通信，使得耦合出一個(gè)端口的輻射到達(dá)另一個(gè)端口。一種可能的連接可以是通過(guò)光纖或片上波導(dǎo)的連接，但是經(jīng)由自由空間耦合的端口在本文中也被認(rèn)為是“連接的”。

60、雙梳輻射源生成兩個(gè)頻率略微偏移的頻率梳，即兩個(gè)輻射部分，每個(gè)輻射部分包括輻射脈沖串，這兩個(gè)輻射脈沖串具有略微不同的脈沖重復(fù)頻率。

61、通過(guò)連接到輻射源的一個(gè)輸出端口，第一輻射分離器將第一輻射部分分離成第一信號(hào)輻射部分和第一本地振蕩器輻射部分；并且類(lèi)似地，通過(guò)連接到輻射源的另一個(gè)輸出端口，第二輻射分離器將第二輻射部分分離成第二信號(hào)輻射部分和第二本地振蕩器輻射部分。

62、通過(guò)連接到每個(gè)輻射分離器的輸出端口（信號(hào)輻射部分的輸出端口），輻射組合器被設(shè)置為將第一和第二信號(hào)輻射部分組合成組合信號(hào)輻射。該信號(hào)輻射通過(guò)入耦合和出耦合結(jié)構(gòu)耦合至該設(shè)備之外。該入耦合和出耦合結(jié)構(gòu)也接收從物體反射回來(lái)的信號(hào)，并將其引導(dǎo)至組合器的輸出端口。

63、通過(guò)輻射分離器的輸出端口（用于本地振蕩器輻射部分的輸出端口）之間的上述連接，第一輻射分離器將第一信號(hào)部分與第二本地振蕩器輻射部分疊加，以生成第一測(cè)量信號(hào)，并且第二輻射分離器將第二信號(hào)部分與第一本地振蕩器輻射部分疊加，以生成第二測(cè)量信號(hào)。第一/第二測(cè)量信號(hào)進(jìn)入輻射分離器的相應(yīng)輸入端口。雖然可以通過(guò)可選的光隔離器防止耦合到與頻率雙梳輻射源連接的輸入端口中的部分返回到輻射源中，但是到達(dá)相應(yīng)的另一個(gè)輸入端口的部分到達(dá)第一/第二檢測(cè)器，使得第一檢測(cè)器通過(guò)連接到第一光束分離器的剩余輸入端口，被設(shè)置為接收第一測(cè)量信號(hào)，而第二檢測(cè)器接收第二測(cè)量信號(hào)。

64、輻射分離器例如可以是保偏光纖光束分離器，特別是50:50光束分離器或具有不同光束分離比的光束分離器。

65、輻射組合器可以是偏振組合器。

66、檢測(cè)器可以是光電二極管。

67、該設(shè)備還可以包括處理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是后處理單元，該后處理單元被配備成分析第一和第二測(cè)量信號(hào)。后處理單元可以包括至少一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及用于以本文中描述的方式從數(shù)字化信號(hào)確定距離的軟件。

68、該設(shè)備可以可選地包括另外的單元，例如，另外的檢測(cè)器，例如，光電二極管，并且還可包括頻率計(jì)數(shù)器，以確定輻射源的脈沖重復(fù)率。這可以用于通過(guò)輻射源的腔長(zhǎng)（可以從脈沖重復(fù)率確定）來(lái)縮放距離。