0 引言

        相位式激光测距技术具有射程远、精度高的特点，在中远距离激光遥感领域应用广泛[1-3]。然而，由于光电探测器和模/数转换器中存在噪声，导致相位式激光测距的相位差分辨率难以进一步提高[4-5]。此时，提高调制频率是一种有效提高测距精度的方法[6]。目前，用于激光测距的光调制主要采用内调制方式，即通过注入或驱动电流直接控制激光器的光输出，调制频率一般小于150 MHz，而基于电光调制器的外调制法可以将调制频率提高到吉赫兹级别[7]。马赫-曾德尔调制器（MZM）是一种广泛使用的电光调制器，其缺点是工作点会随着环境的扰动而漂移，调制性能较差[8]，所以需要对调制器进行偏压控制，稳定调制器的工作点。常见的偏压控制方法有平均光功率法和导频法[9-10]。平均光功率法受到衰减变化的影响，存在稳定精度低的问题。相比较而言，导频法更为适用，详见文献[11]。但由于导频信号是千赫兹级别的低频信号，而测距信号为兆赫兹级别信号。当调制器的工作点稳定后，导频信号作为杂散信号被引入测距系统，导致测距性能变差。因此，有必要引入一种不影响测距精度的新偏压控制方法来锁定调制器的工作点。本文提出一种基于开关电路偏压控制模块的相位激光测距方法。

3 结束语

        在传统基于导频法的激光测距系统中，系统中的二次谐波会对测距产生干扰，从而无法充分发挥外调制相位激光测距的高精度优势。因此，本文提出了一种将偏压控制的导频信号作为粗尺的外调制激光测距系统，通过设计一个基于开关控制方法的偏压控制模块，实现了调制器长时间锁定在Quad+点。在30 min内，输出光功率的最大漂移为0.07 dB，满足了偏压控制的要求。在实现了光功率的稳定控制后，本文构建了一个全新的相位激光测距系统，以评估其测距精度。实验测试结果表明：在对单个目标进行500次测量后，系统相位误差达到±0.150 4°，对应的测距精度达到±0.026 1 cm。与目前相位式激光测距系统普遍的毫米级测距精度相比，这种方法实现了亚毫米级的测距精度。同时，该方法不需要通过射频端口输入粗尺信号，从而降低了系统的复杂性和设计成本。此外，若选择更高频率的调制信号（如1 GHz），配合更高采样率的采集模块，则可以实现更高精度的提升。根据以上实验分析，所提出的方法在相位式激光测距领域具有广泛的应用前景。