CN113686245B - 具有保偏光纤的测距系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有保偏光纤的测距系统，包括第一发射单元、第一分光单元、调制单元、第二分光单元、第一耦合单元、第二耦合单元、以及偏振分束单元，第一子光束经由第一耦合单元输入第一保偏光纤，第二子光束经由第二耦合单元输入第二保偏光纤，偏振分束单元配置为将第一子光束和第二子光束合并并发送至组合模块，第一子光束和第二子光束发送至辅助测量装置后分别形成第一反射子光束和第二反射子光束，第一反射子光束和第二反射子光束经由组合模块到达偏振分束单元，偏振分束单元配置为将第一反射子光束输入第二保偏光纤并将第二反射子光束输入第一保偏光纤。

Description

具有保偏光纤的测距系统

技术领域

本发明涉及一种智能制造装备产业，具体涉及一种具有保偏光纤的测距系统。

背景技术

近年来，激光跟踪仪、激光绝对测距仪等测距系统受到了测量行业的广泛重视，逐渐成为测量行业应用最普遍的测量工具。但其测量精度容易受到使用环境、装置结构以及操作方式等诸多因素的影响，从而导致测量精度下降。

在目前的测距系统中，一般通过绝对测距的方式获取辅助测量装置的位置，现有的绝对测距的方法中，常利用光调制的方法计算辅助测量装置的位置，但是这种方法中的电学部件和光学部件的可能会随时间的变化而发生抖动和漂移，进而引入计算误差，为了减少误差，可以设计参考光路和测量光路，并利用参考光路和测量光路计算辅助测量装置的位置，

然而，目前的具有参考光路和测量光路的测距系统，无法有效地减小由于电学部件和光学部件的抖动和漂移而引入的误差。同时，绝对测距装置的测量速度较慢，若辅助测量装置的移动速度较快，会降低激光跟踪仪的实时跟踪效果和测量精确度，难以满足高精度测量的需求。

发明内容

本发明有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种有效减小由于电学部件和光学部件的抖动和漂移而引入的误差的具有保偏光纤的测距系统。

为此，本发明公开了一种具有保偏光纤的测距系统，是包括测距主机和辅助测量装置的测距系统，所述测距主机包括绝对测距模块和组合模块，所述绝对测距模块配置为利用第一光束以获得所述测距主机与所述辅助测量装置的距离，所述绝对测距模块包括第一发射单元、第一分光单元、调制单元、第二分光单元、第一耦合单元、第二耦合单元以及偏振分束单元，所述第一发射单元配置为产生所述第一光束，所述调制单元设置于所述第一分光单元和所述第二分光单元之间并配置为对所述第一光束进行光调制，所述第二分光单元配置为将所述第一光束分解为正交偏振的第一子光束和第二子光束，所述第一子光束经由所述第一耦合单元输入第一保偏光纤，所述第二子光束经由所述第二耦合单元输入第二保偏光纤，所述偏振分束单元配置为将所述第一子光束和所述第二子光束合并并发送至所述组合模块，所述组合模块配置为接收所述第一子光束和所述第二子光束并发送至所述辅助测量装置，所述第一子光束和所述第二子光束发送至所述辅助测量装置后分别形成第一反射子光束和第二反射子光束，所述第一反射子光束和所述第二反射子光束经由所述组合模块到达所述偏振分束单元，所述偏振分束单元配置为将所述第一反射子光束输入所述第二保偏光纤并将所述第二反射子光束输入所述第一保偏光纤。

在这种情况下，能够利用不同的光纤(第一保偏光纤和第二保偏光纤)分别传输第一子光束和第二子光束，能够利用不同的光纤(第一保偏光纤和第二保偏光纤)分别传输第一反射子光束和第二反射子光束，同时，由于第一子光束和与第一子光束相匹配的第一反射子光束通过不同的保偏光纤进行传输，第二子光束与和与第二子光束相匹配的第二反射子光束通过不同的保偏光纤进行传输，能够利用调制单元分别对不同的光束进行调制，从而能够利用第一反射子光束和第二反射子光束所携带的调制信息计算辅助测量装置和测距主机的距离。

另外，在本发明所涉及的测距系统中，可选地，所述第一分光单元配置为将所述第一反射子光束和所述第二反射子光束反射至第一传感单元，并将所述第一光束反射至第二传感单元，所述第一传感单元和所述第二传感单元设置于所述第一分光单元相对的两侧，所述第一传感单元和所述第二传感单元的连线垂直于所述第一发射单元和所述调制单元的连线。在这种情况下，能够利用一个分光单元(也即第一分光单元)同时处理第一光束、第一反射子光束和第二反射子光束，将第一光束引导至第一传感单元，将第一反射子光束和第二反射子光束引导至第二传感单元，从而能够简化光路。

另外，在本发明所涉及的测距系统中，可选地，所述第一传感单元配置为接收所述第一反射子光束和所述第二反射子光束，并基于所述第一反射子光束和所述第二反射子光束获得所述测距主机与所述辅助测量装置的距离，所述第二传感单元配置为接收所述第一光束并监测所述第一光束的稳定性，并基于第一光束的稳定性调节所述第一发射单元。在这种情况下，能够利用第一反射子光束和第二反射子获得测距主机与辅助测量装置的距离，并且第一光束可以通过第一分光单元反射至第二传感单元，进而能够利用第二传感单元监测第一光束的稳定性，并且能够基于第二传感单元的传感信号对第一发射单元进行反馈调节。

另外，在本发明所涉及的测距系统中，可选地，所述调制单元包括电光晶体和电源，所述调制单元配置为调整所述第一光束的偏振态。在这种情况下，能够在第一光束附加偏振信息，并且能够通过控制电源调整附加的偏振信息。

另外，在本发明所涉及的测距系统中，可选地，所述第一子光束和所述第二子光束到达所述组合模块后，依次经过所述组合模块的第三耦合单元和第一波片，所述第一波片为1/4波片。在这种情况下，能够利用第一波片12将第一光束转变成圆偏振光，进而能够提高第一光束在大气中的抗干扰能力，同时能够利用第一波片12改变第一反射子光束和第二反射子光束的偏振方向。

另外，在本发明所涉及的测距系统中，可选地，还包括相对测距模块，所述相对测距模块产生第二光束，所述第二光束经由所述组合模块与所述第一光束合并后，所述第二光束到达所述辅助测量装置并形成第二反射光束，所述相对测距模块基于所述第二反射光束的相位变化计算所述辅助测量装置的位移，所述相对测距模块包括用于产生第二光束的第二发射单元、接收所述第二光束并对所述第二光束进行分束的第三分光单元、用于反射所述第二光束并形成第三反射光束的反射单元、以及用于接收干涉信息的计数单元，所述第二光束依次经由所述第三分光单元和所述组合模块到达所述辅助测量装置并形成所述第二反射光束，所述第二反射光束和所述第三反射光束经由所述第三分光单元到达所述计数单元，在所述第二发射单元和所述第三分光单元之间设置有第二波片，所述第三分光单元和所述反射单元之间设置有第三波片。

另外，在本发明所涉及的测距系统中，可选地，所述相对测距模块还包括第四耦合单元和第五耦合单元，所述第四耦合单元设置于所述第三分光单元和所述反射单元之间，所述第五耦合单元设置于所述第三分光单元和所述组合模块之间，所述第四耦合单元与所述反射单元之间通过光纤连接，所述第五耦合单元和设置于所述组合模块的第六耦合单元通过光纤连接，所述第四耦合单元与所述反射单元之间的光纤长度与所述第五耦合单元和所述第六耦合单元之间的光纤长度相同。在这种情况下，能够以保持相对测距模块的参考光路的光纤和测量光路的光纤处于相同环境，使得光纤光程的变化基本一致，从而能够保证干涉测距精度。

另外，在本发明所涉及的测距系统中，可选地，所述组合模块包括第四分光单元和位置传感单元，所述第四分光单元配置为将所述第一反射子光束、所述第二反射子光束和/或所述第二反射光束反射至位置传感单元以测量所述辅助测量装置的位置是否发生变化。在这种情况下，能够根据所述位置传感单元的反馈信号对测距主机的姿态进行调整，进而能够实现对辅助测量装置的跟踪功能。

另外，在本发明所涉及的测距系统中，可选地，所述组合模块包括二向色棱镜，所述二向色棱镜配置为接收来自所述偏振分束单元的所述第一子光束、所述第二子光束和来自所述第六耦合单元的所述第二光束，并对所述第一子光束、所述第二子光束和所述第二光束进行合束处理。这种情况下，能够实现第一光束和第二光束进行合束处理。

另外，在本发明所涉及的测距系统中，可选地，所述组合模块包括波分复用器，所述波分复用器配置为将位于光纤中的所述第一子光束、所述第二子光束和所述第二光束合束并发送至所述组合模块的第六耦合单元。在这种情况下，能够降低合束装调难度和提高合束精度，提高工程化能力。

根据本发明，能够提供一种有效减小由于电学部件和光学部件的抖动和漂移而引入的误差的具有保偏光纤的测距系统。

附图说明

图1是本发明所涉及的测距系统的应用场景示意图。

图2是本发明所涉及的测距系统的结构示意图。

图3是本发明所涉及的测距系统的绝对测距模块的示意图。

图4是本发明所涉及的测距系统的相对测距模块的示意图。

图5是本发明所涉及的测距系统的组合模块的示意图。

图6是本发明所涉及的测距系统的组合模块的另一种实施例的示意图。

图7是本发明所涉及的第一子光束和第一发射子光束的示意图。

图8是本发明所涉及的第二子光束和第二发射子光束的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。

本发明提供一种具有保偏光纤的测距系统，是包括测距主机和辅助测量装置的测距系统。

在一些示例中，测距主机可以包括绝对测距模块和组合模块。在这种情况下，能够利用第一光束获得测距主机与辅助测量装置的距离。

在一些示例中，绝对测距模块可以包括第一发射单元、第一分光单元、调制单元、第二分光单元、第一耦合单元、第二耦合单元、以及偏振分束单元，第一发射单元配置为产生第一光束，调制单元设置于第一分光单元和第二分光单元之间并配置为对第一光束进行光调制，第二分光单元配置为将第一光束分解为正交偏振的第一子光束和第二子光束，第一子光束经由第一耦合单元输入第一保偏光纤，第二子光束经由第二耦合单元输入第二保偏光纤，偏振分束单元配置为将第一子光束和第二子光束合并并发送至组合模块。在这种情况下，能够利用不同的光纤(第一保偏光纤和第二保偏光纤)分别传输第一子光束和第二子光束。

在一些示例中，组合模块配置为接收第一子光束和第二子光束并发送至辅助测量装置。在一些示例中，第一子光束和第二子光束发送至辅助测量装置后分别形成第一反射子光束和第二反射子光束，第一反射子光束和第二反射子光束经由组合模块到达偏振分束单元，偏振分束单元配置为将第一反射子光束输入第二保偏光纤并将第二反射子光束输入第一保偏光纤。在这种情况下，能够利用不同的光纤(第一保偏光纤和第二保偏光纤)分别传输第一反射子光束和第二反射子光束，同时，由于第一子光束和与第一子光束相匹配的第一反射子光束通过不同的保偏光纤进行传输，第二子光束与和与第二子光束相匹配的第二反射子光束通过不同的保偏光纤进行传输，能够利用调制单元分别对不同的光束进行调制，从而能够利用第一反射子光束和第二反射子光束所携带的调制信息计算辅助测量装置和测距主机的距离。

图1是本发明所涉及的测距系统的应用场景示意图。图2是本发明所涉及的测距系统的结构示意图。图3是本发明所涉及的测距系统的绝对测距模块的示意图。

在一些示例中，如图1和图2所示，测距系统1可以包括测距主机10和辅助测量装置20。在一些示例中，测距主机10可以包括绝对测距模块100、相对测距模块200和组合模块300。在一些示例中，绝对测距模块100可以产生第一光束L1，相对测距模块200可以产生第二光束，第一光束L1和第二光束可以通过组合模块300进行组合并发射至辅助测量装置20。但本发明不限于此，测距系统1也可以不包括相对测距模块200，在这种情况下，能够使用绝对测距模块100直接获得测距主机10到辅助测量装置20的距离。

在一些示例中，如图1所示绝对测距模块100和相对测距模块200可以设置于测距主机10的两侧，组合模块300可以设置于绝对测距模块100和相对测距模块200之间。在这种情况下，能够提高测距主机10的集成度，有利于优化测距主机10光束指向单元的结构尺寸，进而能够减轻了光束指向单元的重量，从而能够降低了旋转电机的负载。

在一些示例中，测距主机10还可以包括处理模块(未图示)，处理模块可以被配置为根据传感单元(例如第一传感单元13、第二传感单元(未图示)和位置传感单元37等)接收的信号进行计算，并获得辅助测量装置20与测距主机10的距离(绝对距离)和辅助测量装置20的位移(相对距离)。

在一些示例中，第一光束L1和第二光束可以是激光束。在这种情况下，能够提高测试精度。

在一些示例中，第一光束L1可以是具有第一预设波长的第一光源(也即第一发射单元11)发出的光束。在一些示例中，第一光源(也即第一发射单元11)可以是半导体激光二极管，也可以是具有一定波长带宽的超辐射发光二极管。在一些示例中，第一光束L1可以是第一预设波长的范围在700nm至1550nm之间的近红外光。优选地，第一预设波长可以为780nm、850nm、905nm、940nm等。

在一些示例中，第二光束可以是具有第二预设波长的第二光源(也即第二发射单元22)发出的光束。在一些示例中，第二光源(也即第二发射单元22)尤其需要具有较长的相干长度，例如多达几十米甚至百米，例如第二光源(也即第二发射单元22)可以是氦氖激光器或激光二极管。在这种情况下，能够保证第二光束的远距离传输。

第二预设波长的范围可以在500nm至700nm之间的可见光，例如第二预设波长可以为532nm、632.8nm、635nm等典型可见光激光光源的波长。在这种情况下，有利于光束指示对准。

在一些示例中，辅助测量装置20可以同于接收第一光束L1并形成第二反射光束，辅助测量装置20也可以同于接收第二光束并形成第二反射光束。在这种情况下，能够将带有辅助测量装置20的位置信息或位移信息的反射光束反射至测距主机10。

在一些示例中，辅助测量装置20可以包括角锥棱镜(后向反射镜)。在这种情况下，能够形成于入射光束的方向相反的反射光束，进而能够令第二反射光束和第二反射光束被测距主机10接收。

在一些示例中，辅助测量装置20可以安装于任意位置，因此能够测量测距主机10与任一位置之间的距离。

在一些示例中，如图3所示，绝对测距模块100可以包括第一发射单元11、第一分光单元12、调制单元14、第二分光单元15、第一耦合单元16、第二耦合单元17、以及偏振分束单元18。

在一些示例中，第一发射单元11可以为准直光源，例如第一发射单元11可以为激光二极管或超辐射发光二极管(SLED)。

在一些示例中，第一分光单元12可以为偏振分束器，在一些示例中，第一分光单元12可以呈45°方向布置。在这种情况下，第一发射单元11产生的第一光束L1到达第一分光单元12后能够变成45°线偏振光。

在一些示例中，第一分光单元12配置为将第一反射子光束r1和第二反射子光束r2反射至第一传感单元13，并将第一光束L1反射至第二传感单元(未图示)。在一些示例中，第一传感单元13和第二传感单元都可以将光信号转换为电信号。第一传感单元13和第二传感单元设置于第一分光单元12相对的两侧，第一传感单元13和第二传感单元的连线垂直于第一发射单元11和调制单元14的连线。在这种情况下，能够利用一个分光单元(也即第一分光单元1211)同时处理第一光束L1、第一反射子光束r1和第二反射子光束r2，将第一光束L1引导至第一传感单元13，将第一反射子光束r1和第二反射子光束r2引导至第二传感单元，从而能够简化光路。

在一些示例中，传感单元(例如第一传感单元13和第二传感单元)可以是光电探测器。在这种情况下，能够将传感单元(例如第一传感单元13和第二传感单元)接收到的光信号转换成电信号，进而能够交由处理模块处理。

在一些示例中，第一传感单元13配置为接收第一反射子光束r1和第二反射子光束r2，并基于第一反射子光束r1和第二反射子光束r2获得测距主机10与辅助测量装置20的距离，第二传感单元配置为接收第一光束L1并监测第一光束L1的稳定性，并基于第一光束L1的稳定性调节第一发射单元11。在这种情况下，能够利用第一反射子光束r1和第二反射子获得测距主机10与辅助测量装置20的距离，并且第一光束L1可以通过第一分光单元12反射至第二传感单元，进而能够利用第二传感单元监测第一光束L1的稳定性，并且能够基于第二传感单元的传感信号对第一发射单元11进行反馈调节。

在一些示例中，第一光束L1可以通过第一分光单元12到达调制单元14。在这种情况下，能够对第一光束L1进行光调制。

在一些示例中，调制单元14可以为电光晶体。在一些示例中，调制单元14可以以光轴与偏振分束器的成45°的方式设置。在这种情况下，第一光束L1通过偏振分束器后变成的45°线偏振光，进而第一光束L1能够被分解为正交的两个线偏振光(例如第一子光束l1和第二子光束l2)，调制单元14能够对第一子光束l1(或第二子光束l2)进行调制。

在一些示例中，调制单元14可以包括电光晶体和电源，调制单元14配置为调整第一光束L1的偏振态。在这种情况下，能够在第一光束L1附加偏振信息，并且能够通过控制电源调整附加的偏振信息。在一些示例中，电源可以用于在电光晶体施加电压，电源施加的电压可以周期性地变化。

在一些示例中，偏振分束单元18可以为保偏光纤偏振分束器。

在一些示例中，如图3所示，绝对测距模块100还可以包括设置于第二分光单元15和偏振分束单元18之间的第一耦合单元16和第二耦合单元17。

在一些示例中，第二耦合单元17与偏振分束单元18通过光纤连接，第一耦合单元16与偏振分束单元18通过光纤连接，偏振分束单元18与设置于组合模块300的第三耦合单元31(后续描述)通过光纤连接，光纤可以为保偏光纤。在一些示例中，第一耦合单元16和第二耦合单元17可以为光纤耦合器，第三耦合单元31可以为光纤准直器，其中，第三耦合单元31可以为光纤扩束准直器。在这种情况下，能够利用第一耦合单元16将第一子光束l1耦合进第一保偏光纤16a中，进而能够令第一子光束l1在光纤传播的过程中保持稳定的偏振态，同时能够利用第二耦合单元17将第二子光束l2耦合进第二保偏光纤17a中，进而能够令第二子光束l2在光纤传播的过程中保持稳定的偏振态，同时能够利用第三耦合单元31将保偏光纤中的第一子光束l1和第二子光束l2(传输光)转变成准直光(平行光)。

在一些示例中，第一光束L1通过第二分光单元15的过程也可以称为起偏。在一些示例中，第一光束L1也可以通过其他方式起偏，例如利用尼科耳棱镜、格兰棱镜等方式起偏。在一些示例中，第二分光单元15可以为偏振分束器。

在一些示例中，偏振分束单元18和第一耦合单元16之间的光纤长度与偏振分束单元18和第二耦合单元17之间的光纤长度相同。在这种情况下，能够减少因温度变化而导致的光纤光程变化造成的误差。

在一些示例中，通过第二分光单元15后第一光束L1可以具有特定的偏振方向。在一些示例中，具有特定的偏振方向的第一光束L1后可以分解为正交偏振的第一子光束l1和第二子光束l2。

图4是本发明所涉及的测距系统1的相对测距模块200的示意图。

在一些示例中，如图4所述，相对测距模块200可以包括用于产生第二光束的第二发射单元22、接收第二光束并对第二光束进行分束的第三分光单元25、用于反射第二光束并形成第三反射光束的反射单元28、以及用于接收干涉信息的计数单元29。

在一些示例中，第二光束依次经由第三分光单元25和组合模块300到达辅助测量装置20并形成第二反射光束，第二反射光束和第三反射光束经由第三分光单元25到达计数单元29，在这种情况下，能够利用第二反射光束和第三反射光束在第三分光单元25反射后发生干涉，进而能够根据计数单元29收集到的干涉信息判断第三反射光束的光程的变化。

在第二发射单元22和第三分光单元25之间设置有第二波片24，第三分光单元25和反射单元28之间设置有第三波片26。

在一些示例中，第三波片26和计数单元29可以分别设置于第三分光单元25相对的两侧。在这种情况下，第二光束可以在第二分光模块发生反射并进入相对测距模块200的参考光路，第二光束可以在第二分光模块发生透射并进入相对测距模块200的参考光路，第二反射光束可以在第二分光模块发生反射并进入计数单元29，第三反射光束可以在第二分光模块发生透射并进入计数单元29。

在一些示例中，计数单元29可以用于记录干涉条纹的变化，进而能够获得第二反射光束和第三反射光束的相位差，从而能够计算辅助测量装置20的移动距离。

在一些示例中，第二波片24可以是半波片，在这种情况下，能够通过调整第二波片24的放置角度来调整第二光束的偏振态，进而能够控制第二光束在第三分光单元25中的分光比例，也即可以调整通过进入相对测距模块200的参考光路和测量光路的光束强度的比例。

在一些示例中，第三波片26可以是1/4波片。在这种情况下，由于第二光束通过第六耦合单元38进入组合模块300后，需要经由第五波片36(1/4波片)变成圆偏振光，由此能够令第二光束在相对测距模块200中的参考光路和测量光路的偏振变化方式相同。

在一些示例中，相对测距模块200还包括第四耦合单元27a和第五耦合单元27b，第四耦合单元27a设置于第三分光单元25和反射单元28之间，第五耦合单元27b设置于第三分光单元25和组合模块300之间，第四耦合单元27a与反射单元28之间通过光纤连接，第五耦合单元27b和设置于组合模块300的第六耦合单元38通过光纤连接，第四耦合单元27a与反射单元28之间的光纤长度与第五耦合单元27b和第六耦合单元38之间的光纤长度相同。例如，第四耦合单元27a与反射单元28之间的光纤可以与第五耦合单元27b和第六耦合单元38之间的光纤捆绑布置。在这种情况下，能够以保持相对测距模块200的参考光路的光纤和测量光路的光纤处于相同环境，使得光纤光程的变化基本一致，从而能够保证干涉测距精度。

在一些示例中，相对测距模块200还可以包括隔离器23，在这种情况下，能够隔离第二发射单元22和反射光束(例如第二反射光束和第三反射光束)，进而能够提高第二发射单元22的稳定性。

在一些示例中，相对测距模块200还可以包括稳频单元21，在这种情况下，能够进一步提高第二发射单元22的发射的第二光束的频率的稳定性。

图5是本发明所涉及的测距系统1的组合模块300的示意图。图6是本发明所涉及的测距系统1的组合模块300的另一种实施例的示意图。

在一些示例中，如图5和图6所示，组合模块300可以包括第四分光单元35和位置传感单元37，第四分光单元35配置为将第一反射光束(包括第一反射子光束r1和第二反射子光束r2)和/或第二反射光束反射至位置传感单元37以测量辅助测量装置20的位置是否发生变化。在这种情况下，能够根据位置传感单元37的反馈信号对测距主机10的姿态进行调整，进而能够实现对辅助测量装置20的跟踪功能。

在一些示例中，位置传感单元37可以为PSD位置传感器。

在一些示例中，组合模块300还可以包括窗口34，窗口34可以设置于测距主机10的外壳，在这种情况下，第一光束L1和第二光束能够通过窗口34到达辅助测量装置20，并且第二发射光束和第二反射光束能够通过窗口34到达测距主机10的组合模块300。

在一些示例中，组合模块300可以包括第三耦合单元31和第一波片32，第三耦合单元31配置为接收来自绝对测距模块100的第一光束L1，并将在光纤中的第一光束L1转变为准直光。换言之，第一子光束l1和第二子光束l2到达组合模块300后，可以依次经过组合模块300的第三耦合单元31和第一波片32。在一些示例中，第一波片32可以为1/4波片。第一波片32配置为接收来自第三耦合单元31的第一光束L1(包括第一子光束l1和第二子光束l2)，并将转变为圆偏振光。在这种情况下，能够利用第一波片32将第一光束L1转变成圆偏振光，进而能够提高第一光束L1在大气中的抗干扰能力，同时能够利用第一波片32改变第一反射子光束r1和第二反射子光束r2的偏振方向。

在一些示例中，组合模块300可以包括第六耦合单元38和第五波片36，第六耦合单元38配置为接收来自相对测距模块200的第二光束，并将在光纤中的第二光束转变为准直光。第五波片36配置为接收来自第六耦合单元38的第二光束，并将转变为圆偏振光。

在一些示例中，如图5所示，组合模块300可以包括二向色棱镜33，二向色棱镜33配置为接收来自第三耦合单元31的第一光束L1(包括第一子光束l1和第二子光束l2)和来自第六耦合单元38的第二光束，并对第一光束L1和第二光束进行合束处理。在这种情况下，能够实现第一光束L1和第二光束进行合束处理。

在一些示例中，二向色棱镜33可以设置于窗口34和第四分光单元35之间。

在一些示例中，如图6所示，组合模块300包括波分复用器39，波分复用器39配置为将位于光纤中的第一光束L1和第二光束合束并发送至组合模块300的第六耦合单元38。具体而言，第一光束L1和第二光束通过光纤进入组合模块300时，可以先进入波分复用器39进行合束处理，并进入第六耦合单元38。在这种情况下，能够降低合束装调难度和提高合束精度，提高工程化能力。

在一些示例中，如图6所示，可以将组合模块300中的第三耦合单元31和第六耦合单元38合并，将第一波片32和第五波片36合并。换言之，可以令第六耦合单元38配置为接收来自绝对测距模块100的第一光束L1，并将在光纤中的第一光束L1转变为准直光。第五波片36配置为接收来自第三耦合单元31的第一光束L1，并将转变为圆偏振光。

在一些示例中，可以利用调制单元14对第一子光束l1进行调制，并利用调制单元14对第二反射子光束r2进行调制。但本发明不限于此，在一些示例中，可以利用调制单元14对第二子光束l2进行调制，并利用调制单元14对第一反射子光束r1进行调制。

以下以调制单元14对第一子光束l1进行调制，并利用调制单元14对第二反射子光束r2进行调制进行说明。

图7是本发明所涉及的第一子光束l1和第一反射子光束r1的示意图。

在一些示例中，如图7所示，调制单元14可以对第一子光束l1进行调制，并且第一子光束l1可以通过第一耦合单元16进入第一保偏光纤16a，到达偏振分束单元18后，第一子光束l1(P光)可以与未经过调制的第二子光束l2(S光)合并并到达组合模块300，到达组合模块300后与第二光束合并并发射至辅助测量装置20，辅助测量装置20反射第一子光束l1并形成第一反射子光束r1，第一反射子光束r1经过组合模块300进入绝对测距模块100，由于组合模块300包括第一波片32，第一波片32为1/4波片，由此经过组合模块300的第一反射子光束r1(S光)和离开绝对测距模块100的第一子光束l1(P光)相比，偏振方向光的相位延迟90°，也即经过组合模块300的第一反射子光束r1的偏振方向与离开绝对测距模块100的第二子光束l2的偏振方向平行，并且第一反射子光束r1通过偏振分束单元18后，进入第二保偏光纤17a并到达调制单元14，调制单元14不会对第一反射子光束r1进行调制，第一反射子光束r1到达第一分光单元12后被反射至第一传感单元13。

图8是本发明所涉及的第二子光束l2和第二反射子光束r2的示意图。

在一些示例中，如图8所示，调制单元14可以不对第二子光束l2进行调制，并且第二子光束l2可以通过第二耦合单元17进入第二保偏光纤17a，到达偏振分束单元18后，第二子光束l2(S光)可以与经过调制的第一子光束l1(P光)合并并到达组合模块300，到达组合模块300后与第二光束合并并发射至辅助测量装置20，辅助测量装置20反射第二子光束l2并形成第二反射子光束r2，第二反射子光束r2经过组合模块300进入绝对测距模块100，由于组合模块300包括第一波片32，第一波片32为1/4波片，由此经过组合模块300的第二反射子光束r2(P光)和离开绝对测距模块100的第二子光束l2(S光)相比，偏振方向光的相位延迟90°，也即经过组合模块300的第二反射子光束r2的偏振方向与离开绝对测距模块100的第一子光束l1的偏振方向平行，并且第二反射子光束r2通过偏振分束单元18后，进入第一保偏光纤16a并到达调制单元14，调制单元14会对第二反射子光束r2进行调制，第二反射子光束r2到达第一分光单元12后被反射至第一传感单元13。

在一些示例中，可以利用琼斯矩阵计算得知，光纤光程带来的相位变化只体现在振幅上的变化，而不会对零点频率计算产生影响，从而不会影响最终绝对距离的测量。由此能够降低光纤光程的漂移影响，并且能够在保持绝对测距的速度的情况下简化光路结构。

虽然以上结合附图和示例对本发明进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本发明。本领域技术人员在不偏离本发明的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本发明进行变形和变化，这些变形和变化均落入本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种具有保偏光纤的测距系统，是包括测距主机和辅助测量装置的测距系统，其特征在于，所述测距主机包括绝对测距模块和组合模块，所述绝对测距模块配置为利用第一光束以获得所述测距主机与所述辅助测量装置的距离，所述绝对测距模块包括第一发射单元、第一分光单元、调制单元、第二分光单元、第一耦合单元、第二耦合单元、以及偏振分束单元，所述第一发射单元配置为产生所述第一光束，所述调制单元设置于所述第一分光单元和所述第二分光单元之间并配置为对所述第一光束进行光调制，所述第二分光单元配置为将所述第一光束分解为正交偏振的第一子光束和第二子光束，所述第一子光束经由所述第一耦合单元输入第一保偏光纤，所述第二子光束经由所述第二耦合单元输入第二保偏光纤，所述偏振分束单元配置为将所述第一子光束和所述第二子光束合并并发送至所述组合模块，所述组合模块配置为接收所述第一子光束和所述第二子光束并发送至所述辅助测量装置，所述第一子光束和所述第二子光束发送至所述辅助测量装置后分别形成第一反射子光束和第二反射子光束，所述第一反射子光束和所述第二反射子光束经由所述组合模块到达所述偏振分束单元，所述偏振分束单元配置为将所述第一反射子光束输入所述第二保偏光纤并将所述第二反射子光束输入所述第一保偏光纤。

2.根据权利要求1所述的测距系统，其特征在于，

所述第一分光单元配置为将所述第一反射子光束和所述第二反射子光束反射至第一传感单元，并将所述第一光束反射至第二传感单元，所述第一传感单元和所述第二传感单元设置于所述第一分光单元相对的两侧，所述第一传感单元和所述第二传感单元的连线垂直于所述第一发射单元和所述调制单元的连线。

3.根据权利要求2所述的测距系统，其特征在于，

所述第一传感单元配置为接收所述第一反射子光束和所述第二反射子光束，并基于所述第一反射子光束和所述第二反射子光束获得所述测距主机与所述辅助测量装置的距离，

所述第二传感单元配置为接收所述第一光束并监测所述第一光束的稳定性，并基于所述第一光束的稳定性调节所述第一发射单元。

4.根据权利要求3所述的测距系统，其特征在于，

所述调制单元包括电光晶体和电源，所述调制单元配置为调整所述第一光束的偏振态。

5.根据权利要求1所述的测距系统，其特征在于，

所述第一子光束和所述第二子光束到达所述组合模块后，依次经过所述组合模块的第三耦合单元和第一波片，所述第一波片为1/4波片。

6.根据权利要求1所述的测距系统，其特征在于，

还包括相对测距模块，所述相对测距模块产生第二光束，所述第二光束经由所述组合模块与所述第一光束合并后，所述第二光束到达所述辅助测量装置并形成第二反射光束，所述相对测距模块基于所述第二反射光束的相位变化计算所述辅助测量装置的位移，

所述相对测距模块包括用于产生第二光束的第二发射单元、接收所述第二光束并对所述第二光束进行分束的第三分光单元、用于反射所述第二光束并形成第三反射光束的反射单元、以及用于接收干涉信息的计数单元，

所述第二光束依次经由所述第三分光单元和所述组合模块到达所述辅助测量装置并形成所述第二反射光束，所述第二反射光束和所述第三反射光束经由所述第三分光单元到达所述计数单元，

在所述第二发射单元和所述第三分光单元之间设置有第二波片，所述第三分光单元和所述反射单元之间设置有第三波片。

7.根据权利要求6所述的测距系统，其特征在于，

所述相对测距模块还包括第四耦合单元和第五耦合单元，所述第四耦合单元设置于所述第三分光单元和所述反射单元之间，所述第五耦合单元设置于所述第三分光单元和所述组合模块之间，所述第四耦合单元与所述反射单元之间通过光纤连接，所述第五耦合单元和设置于所述组合模块的第六耦合单元通过光纤连接，所述第四耦合单元与所述反射单元之间的光纤长度与所述第五耦合单元和所述第六耦合单元之间的光纤长度相同。

8.根据权利要求6所述的测距系统，其特征在于，

所述组合模块包括第四分光单元和位置传感单元，所述第四分光单元配置为将所述第一反射子光束、所述第二反射子光束和所述第二反射光束反射至所述位置传感单元以测量所述辅助测量装置的位置是否发生变化。

9.根据权利要求7所述的测距系统，其特征在于，

所述组合模块包括二向色棱镜，所述二向色棱镜配置为接收来自所述偏振分束单元的所述第一子光束、所述第二子光束和来自所述第六耦合单元的所述第二光束，并对所述第一子光束、所述第二子光束和所述第二光束进行合束处理。

10.根据权利要求7所述的测距系统，其特征在于，

所述组合模块包括波分复用器，所述波分复用器配置为将位于光纤中的所述第一子光束、所述第二子光束和所述第二光束合束并发送至所述组合模块的所述第六耦合单元。

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