一种基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器
阅读：366发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器，包括仪器内部延时切换模 块 、环路切换模块和 频率 计量及距离换算模块，所述仪器内部延时切换模块与环路切换模块之间通过 电缆 和光纤连接成一个双腔切换的光电 振荡器 结构，仪器内部延时切换模块与频率计量及距离换算模块连接。本发明利用OEO将积累放大原理应用于大距离范围内，微小相对距离变化的测量方案，可以进行大距离的(km量级)范围内的微小相对距离测量，测量 精度 可达μm量级；操作简单易行，广泛应用于工业测控及精密仪器制造等领域，由于该测距系统抗干扰能 力 强，隐蔽性好，在军事领域也有着极好的应用前景。，下面是一种基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器专利的具体信息内容。
1.一种基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器，其特征在于：包括仪器内部延时切换模块(1)、环路切换模块(2)和频率计量及距离换算模块(3)，所述仪器内部延时切换模块(1)与环路切换模块(2)之间通过电缆和光纤连接成一个双腔切换的光电振荡器结构，所述频率计量及距离换算模块(3)与仪器内部延时切换模块(1)连接。
2.根据权利要求1所述的基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器，其特征在于，所述仪器内部延时切换模块(1)包括依次设置的激光器(4)、偏振控制器(5)、电光调制器(6)、三端口环形器(7)、光放大器(8)、光电探测器(9)、带通滤波器(10)、微波放大器(11)、电耦合器(12)，所述电耦合器(12)包括电耦合器第一输出端口(121)、电耦合器第二输出端口(122)，所述电耦合器第一输出端口(121)与电光调制器(6)的射频输入端口连接，所述电耦合器第二输出端口(122)与频率计量及距离换算模块(3)连接，所述环路切换模块包括光开关(14)，所述光开关(14)分别与测试反射镜(160)和至少一个第一准直器(151)连接，所述第一准直器(151)与第一测量反射镜(161)相对应。
3.根据权利要求2所述的基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器，其特征在于，所述三端口环形器(7)包括第一环形器端口(71)、第二环形器端口(72)、第三环形器端口(73)，所述光开关(14)包括光开关输入端口(14a)、测试光开关输出端口(14b0)和与第一准直器(151)相对应的第一测量光开关输出端口(14b1)，其中所述第一环形器端口(71)与电光调制器(6)输出端连接，所述第三环形器端口(73)与光放大器(8)输入端连接，所述第二环形器端口(72)通过大量程模拟光纤(13)与光开光输入端口(14a)相连接，所述测试光开关输出端口(14b0)与测试反射镜(160)相连接，所述第一测量光开关输出端口(14b1)与第一准直器(151)相连接。
4.根据权利要求2所述的基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器，其特征在于：所述激光器(4)为半导体激光器或光线激光器。
5.根据权利要求2所述的基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器，其特征在于：所述电光调制器(6)为铌酸锂强度调制器、铌酸锂相位调制器或半导体结构的电吸收调制器。
6.根据权利要求2所述的基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器，其特征在于：所述光放大器(8)为掺饵光纤放大器、掺镱光纤放大器、掺铥光纤放大器或半导体光放大器。
7.根据权利要求2所述的基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器，其特征在于：所述测试反射镜(160)和第一测量反射镜(161)为具有光强反射和一定的透射特性的器件或者结构。
8.根据权利要求7所述的基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器，其特征在于：所述测试反射镜(160)和第一测量反射镜(161)为镀膜反射镜、或由三端口环形器和电耦合器共同构成的反射镜、或萨格纳克环搭建的反射镜、或法拉第旋光镜。
一种基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器
技术领域
背景技术
[0002] 测量技术的发展是所有科学和技术发展的前提和基础，长度作为7个基础物理量之一，它和角度测量构成了所有几何量测量的基础，其发展决定了人类认识世界和改造世界的能力，也是衡量一个国家的测量技术水平的标志。而近年来随着科学、技术的发展，科学研究、生产建设对大距离、微相对距离测量提出了越来越迫切的需求，如：大型设备、构件的生产、装配和运行监控，我国空间探索、导航等领域的需要等。
[0003] 传统的激光测距原理共分为3类：脉冲飞行时间法、相位法和干涉法，其中，脉冲飞行时间法测距是激光在测距领域的最早应用，利用激光脉冲持续时间极短、瞬时功率很大的特点，实现很大的测试范围，但其测试精度与分辨率却很低，限制了其发展应用；相位法激光测距是利用发射的调制光和被测目标反射的接收光之间的相位差包含的距离信息，来实现对被测目标距离的测量，其测试精度受到调制频率高低和鉴相精度的影响，而且存在模糊距离，需要采用多频率调制的办法来扩展测量的范围；干涉法测距是经典的精密测距方法，原则上它也是一种相位法测距，但它不是通过测量激光调制信号的相位差，而是通过测量光波本身的相位干涉来测距。最近，飞秒锁模激光器的高速发展为高精度长距离绝对距离测量提供了更多的选择方案，利用频率梳在线宽和绝对频率位置方面的独特优势，可以提高干涉测量技术的测量精度与测量范围，然而，这种方法很大程度上依赖脉冲重复速率的稳定性和对脉冲包络相位的检测精度。
[0004] 目前对大距离高精度相对长度的测量方法主要将距离的测量转换为时间的测量(飞行时间法)或相位的测量(相位测量法和干涉法)，通过不断提高测量分辨率得到更加精确的测量结果，测试分辨率的要求越高，技术难度也越大，对于其它干扰因素的敏感性也就越高。其对大距离(km量级)的相对距离的测量，测精度难以达到μm量级。事实上，还有一种行之有效的测量方法，通过将被测量物理量放大后进行测量，则可用相对较低分辨率的测试方法得到很高精度的测量结果，即积累放大原理，如经典钟摆周期测试，通过多周期的摆动时间测试，即使采用普通秒表，仍旧可以得到极高精度的测试结果。
[0005] 针对大距离、微相对距离测量，可以采用如下的思路：由被测距离构成谐振腔，形成谐振后，腔长(即被测长度)决定了谐振腔的基频fb，此时基频的检测精度就是长度测量精度。考虑到基频是信号在腔内往返时间的倒数，这意味着基频测量实际上与飞行时间法的难度是一样的，例如(基频300kHz)上要达到1μm的精度，频率检测精度要达到0.0006Hz。但当谐振腔振荡在高次谐波时，实际谐振频率fN＝N×fb，则基频的变化就被放大了N倍，同样在500m 长度达到1μm的精度，当谐振频率振荡在30GHz时(N＝105)，频率的测量精度只需
60Hz即可。要实现上面的设想，对谐振腔有两个要求：
60Hz即可。要实现上面的设想，对谐振腔有两个要求：
[0006] (1)被测距离构成了腔长的一部分；
[0007] (2)振荡在足够高的高次谐波上，以保障足够的放大系数；
[0008] 光电振荡器(OEO)是近年来发展起来的一种新型振荡器，它需要一个长谐振腔以提供高的储能；一般振荡在十几到几十GHz的频率上，其输出的谱纯度非常高，可达mHz量级，完全满足以上的两个要求。
[0009] 通常来讲，人们都是采用OEO进行大量程、高精度的绝对距离测量，为了求得待测距离的长度，也即精确求得fN及fb的值，要求系统稳定单模起振；由于OEO系统采用的是长度较长的光纤(通常在km量级)储能，腔长容易受到环境温度及应力的影响而发生改变，由此为了保证测量精度的准确性，通常需要采用锁相环控制压电陶瓷光纤拉伸器的方法对参考环路进行腔长控制，腔长的理论控制精度需要达到μm量级，需要多个拉伸量和精度不同的压电陶瓷光纤拉伸器以及复杂的控制算法，增加了系统的复杂性。此外，为了保证整个系统的单模起振，通常需要采用偏振双环或者波长双环的系统结构拟制边模，极大的增加了整个系统的成本以及复杂性。
[0010] 而基于OEO大距离高精度相对长度的测量方法至今无人提出，针对现有技术中存在的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
[0011] 本发明的目的是提供一种基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器，以解决上述现有技术存在的问题，利用OEO将积累放大原理应用于高精度相对距离长度的测量方案，可以检测大距离(km量级)的微小相对距离变化，检测精度可以达到μm量级。
[0012] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
[0013] 一种基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器，包括仪器内部延时切换模块、环路切换模块和频率计量及距离换算模块，所述仪器内部延时切换模块与环路切换模块之间通过电缆和光纤连接成一个双腔切换的光电振荡器结构，所述频率计量及距离换算模块与仪器内部延时切换模块连接。
[0014] 优选的，所述仪器内部延时切换模块包括：依次设置的激光器、偏振控制器、电光调制器、三端口环形器、光放大器、光电探测器、带通滤波器、微波放大器、电耦合器，所述电耦合器包括电耦合器第一输出端口、电耦合器第二输出端口，所述电耦合器第一输出端口与电光调制器的射频输入端口连接，所述电耦合器第二输出端口与频率计量及距离换算模块连接，所述环路切换模块包括光开关，所述光开关分别与测试反射镜和至少一个第一准直器连接，所述第一准直器与第一测量反射镜相对应。
[0015] 优选的，所述三端口环形器包括第一环形器端口、第二环形器端口、第三环形器端口，所述光开关包括光开关输入端口、测试光开关输出端口和与第一准直器相对应的第一测量光开关输出端口，其中所述第一环形器端口与电光调制器输出端连接，所述第三环形器端口与光放大器输入端连接，所述第二环形器端口通过大量程模拟光纤与光开光输入端口相连接，所述测试光开关输出端口与测试反射镜相连接，所述第一测量光开关输出端口与第一准直器相连接。
[0017] 优选的，所述电光调制器为铌酸锂强度调制器、铌酸锂相位调制器或半导体结构的电吸收调制器。
[0018] 优选的，所述光放大器为掺饵光纤放大器、掺镱光纤放大器、掺铥光纤放大器或半导体光放大器。
[0019] 优选的，所述测试反射镜和第一测量反射镜为具有光强反射和一定的透射特性的器件或者结构。
[0021] 本发明公开了以下技术效果：
[0022] 1、本发明利用OEO将积累放大原理应用于大距离范围内，微小相对距离变化的测量，利用了OEO长谐振腔、高谱纯度和谐振频率高的特点，将被测量的变化放大了105～106倍，从而利用OEO可以进行大距离的(km量级)范围内的微小相对距离测量，测量精度可达微米量级；
[0023] 2、尽管采用谐振可以有效提高测试精度，但由于被测量距离和仪器自身共同构成了谐振腔，当二者发生漂移时，均会引起谐振频率的变化。所以单纯的一个谐振腔无法区分仪器自身的漂移和被测距离的变化，而考虑到OEO本身的长储能光纤结构更加剧了测量仪器本身的漂移对测试精度的影响；本发明采用超高速切换OEO的结构，由测距仪内部的时延构成一个OEO作为测试 OEO，测距仪内部的时延和不同的待测距离构成另一些测量OEO，测试OEO和测量OEO的切换起振，当切换频率达到kHz量级时，毫秒时间内测距仪内部的时延可以视为不变，排除了环境变化对测距仪内部时延的稳定性的影响，保证了测量精度；
[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026] 图1是根据本发明实施例一的结构示意图；
[0027] 图2是根据本发明实施例二的结构示意图；
[0028] 其中：1为仪器内部延时切换模块；2为环路切换模块；3为频率计量及距离换算模块；4为激光器；5为偏振控制器；6为电光调制器；7为三端口环形器；7a为第一环形器端口；7b为第二环形器端口；7c为第三环形器端口； 8为光放大器；9为光电探测器；10为带通滤波器；11为微波滤波器；12为电耦合器；12a为电耦合器第一输出端口；12b为电耦合器第二输出端口；13 为大量程模拟光纤；14为光开关；14a为光开关输入端口；14b0为测试光开关输出端口；14b1为第一测量光开关输出端口；14bn为第n+1光开关输出端口；151为第一准直器；15n为第n准直器；160为测试反射镜；161为第一测量反射镜；16n为第n测量反射镜。
具体实施方式
[0029] 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。
[0030] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0031] 如图1和图2所示，本发明公开了一种基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器，包括仪器内部延时切换模块1、环路切换模块2和频率计量及距离换算模块3，所述仪器内部延时切换模块1与环路切换模块2之间通过电缆和光纤连接成一个双腔切换的光电振荡器结构，所述频率计量及距离换算模块3与仪器内部延时切换模块1连接，所述频率计量及距离换算模块3 用于记录系统输出频率，进一步根据系统输出频率计算测量距离信息。
[0032] 进一步优化方案，仪器内部延时切换模块1包括：依次设置的激光器4、偏振控制器5、电光调制器6、三端口环形器7、光放大器8、光电探测器9、带通滤波器10、微波放大器11、电耦合器12；所述电耦合器12包括电耦合器第一输出端口121、电耦合器第二输出端口122，所述电耦合器第一输出端口121与电光调制器的射频输入端口连接，所述电耦合器第二输出端口122 与频率计量及距离换算模块3连接，所述环路切换模块2包括光开关14，所述光开关14分别与测试反射镜160和至少一个第一准直器151连接，所述第一准直器151与第一测量反射镜161相对应。
[0033] 进一步优化方案，所述三端口环形器7包括第一环形器端口71、第二环形器端口72、第三环形器端口73，所述光开关14包括光开关输入端口14a、测试光开关输出端口14b0和与第一准直器151相对应的第一测量光开关输出端口14b1，其中所述第一环形器端口71与电光调制器6输出端连接，所述第三环形器端口73与光放大器8输入端连接，所述第二环形器端口72通过大量程模拟光纤13与光开光输入端口14a相连接，所述测试光开关输出端口14b0 与测试反射镜160相连接，所述第一测量光开关输出端口14b1与第一准直器 151相连接。
[0034] 进一步优化方案，所述激光器4为半导体激光器或光线激光器。
[0035] 进一步优化方案，所述电光调制器6为铌酸锂强度调制器、铌酸锂相位调制器或半导体结构的电吸收调制器。
[0036] 进一步优化方案，环路切换模块2包括：1×n光开关14、第一准直器 14b1…第n准直器14bn、测试反射镜160、第一测量反射镜161…第n测量反射镜16n，其中测试反射镜160和第一测量反射镜161为具有广场反射和一定的投射特性的器材或结构，可以是由三端口环形器7和电耦合器12共同构成的反射镜，或是由非3dB光纤耦合器构成的萨格纳克环结构的反射镜，或是具有一定透射作用的光纤端面镀膜的光纤反射镜，或是法拉第旋光镜；光放大器 8为对光信号有放大作用的器件，可以是掺饵光纤放大器、掺镱光纤放大器、掺铥光纤放大器、半导体光放大器；所述仪器内部延时切换模块1和环路切换模块2通过光纤和电缆连接成一个多腔切换的光电反馈结构，随着光开关从1 到n路间快速切换，其谐振腔的长度在仪器内部固有长度以及仪器内部固有长度与各待测距离和之间快速切换。
[0037] OEO的谐振频率由两个因素决定：1)环路时延决定的振荡模式；2)选模器件；把待测距离作为OEO振荡环路的一部分，由谐振频率的测量即可推出待测距离量。
[0038] OEO振荡环路起振模式的间隔也即基频fb由环路对光信号的延时决定，即： fb＝1/τ，其中，τ为延时量，延时量又可以分为两部分，由电路和固定光纤构成的固定时延τ0，以及由待测距离L决定的时延量τL＝nL/c，其中n为折射率，c为真空中的光速。于是，可得：
[0039]
[0040] 由于振荡器中fb的整数倍频均能满足OEO的振荡条件，OEO的实际谐振频率fN通过带通滤波器选模得到，满足：fN＝Nfb其中，N为自然数，实际谐振频率fN为基频fb的N倍，例如：在500m长度(基频300kHz)上要达到1μm的精度，对于基频fb的频率检测精度要达到0.0006Hz；在30GHz的条件下，则N 值在105数量级，通过这一关系距离导致的基频变化量便被放大了N倍(1μm 的变化会导致谐振频率60Hz的变化)，可以看出：在相同的观测条件和测试精度前提下，直接测量fb的值远不如测量fN和N再反求fb所得到的精度高，测量误差被大大的减小，这样，待测距离L可以由下式得到：
[0041]
[0042] 由此可知，待测距离L的测量精度事实上取决于两个因素：fN的精度和N 值的正确性，其中，fN的理论精度(假设测试精度足够高)取决于振荡器输出频率的谱纯度，本发明采用OEO结构可以得到谱纯度为mHz的高质量微波源输出。由 可知，待测距离和fN的相关性，只要保证N的正确性，就可以得到L的精确测量值。
[0043] N值的测量可以通过粗测fb的方法得到： 其中 符号表示四舍五入取整运算，fb*表示的是基频，fb的粗略测量值。通过测得fN及fb*的值，求出对应的N值，进而求出fb精确值，获得环长信息，实现对距离的高精度测量。
[0044] 实施例一
[0045] 如图1所示，基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器，包括仪器内部延时切换模块1、环路切换模块2和频率计量及距离换算模块3，其中，仪器内部延时切换模块1包括：依次设置的激光器4、偏振控制器5、电光调制器6、三端口环形器7、光放大器8、光电探测器9、带通滤波器10、微波放大器11、电耦合器12；所述电耦合器12通过电耦合器第一输出端口121 与电光调制器6的射频输入端口连接，通过电耦合器第二输出端口122与频率计量及距离换算模块3连接，频率计量及距离换算模块3连接用于记录系统输出频率，进一步根据系统输出频率计算测量距离信息，所述三端口环形器7 分别与大量程模拟光纤13和光放大器8连接。所述环路切换模块2包括光开关14、第一准直器161、测试反射镜160、第一测量反射镜161，所述第二环形器端口72通过大量程模拟光纤13与光开关输入端口14a连接，测试光开关输出端口14b0与测试反射镜160连接、第一测量光开关输出端口14b1与第一准直器151连接、第一准直器151透过待测距离A1与第一测量反射镜161对齐，其中，光开关14为1×
2光开关；光开关输入端口14a为1×2光开关输入端口；测试光开关输出端口14b0为1×2测试光开关输出端口；第一测量光开关输出端口14b1为1×2第一测量光开关输出端口；激光器4为光纤激光器；电光调制器6为铌酸锂强度调制器；光放大器8为半导体光放大器；光开关 14为1×2声光开关；测试反射镜160…第n测量反射镜16n均为法拉第旋光镜；
2光开关；光开关输入端口14a为1×2光开关输入端口；测试光开关输出端口14b0为1×2测试光开关输出端口；第一测量光开关输出端口14b1为1×2第一测量光开关输出端口；激光器4为光纤激光器；电光调制器6为铌酸锂强度调制器；光放大器8为半导体光放大器；光开关 14为1×2声光开关；测试反射镜160…第n测量反射镜16n均为法拉第旋光镜；
[0046] 具体使用时：激光器4发出的光信号经过偏振控制器5进入到电光调制器 6，被调制的光信号经过第一环形器端口71进入到三端口环形器7后由第二环形器端口72输出进入光开关14；当光开关14接通其测试光开关输出端口14b0 时，光信号直接注入到与测试光开关输出端口14b0直接相连接的测试反射镜160上，然后被反射回测试光开关输出端口14b0，通过光开关14后由第二环形器端口72进入到三端口环形器7后，由第三环形器形器端口73输出后进入光放大器8；
[0047] 当光开关14接通其第一测量光开关输出端口14b1时，光信号通过待测距离A1后注入到第一测量反射镜161上然后被反射回第一测量光开关输出端口 14b1，通过光开关14后由第二环形器端口72进入到三端口环形器7后，由第三环形器端口73输出后进入光放大器8，经过光放大器8放大后的光信号被注入到光电探测器9，光信号经过光电探测器9后被转换为微波信号，经过带通滤波器10以及微波放大器11后，被电耦合器分成两份，即电耦合器第一输出端口121和电耦合器第二输出端口122，电耦合器第一输出端口121作为调制器的调制信号驱动电光调制器6形成闭合的反馈回路，电耦合器第二输出端口122作为输出信号连接频率计量及距离换算模块；当光开关14接通其测试光开关输出端口14b0时，所述的反馈回路形成一个OEO，定义为测试OEO，此时输出信号为fN0，用来计算测试OEO的腔长L0；当所述光开关14接通其第一测量光开关输出端口14b1时，所述的反馈回路形成一个OEO，定义为测量OEO，此时输出信号为fN1，用来计算第一测量OEO的腔长L1，其中待测距离的长度为L1-L0。
[0048] 实施例二
[0049] 如图2所示，基于OEO快速切换的大距离、微相对距离测量仪器，包括仪器内部延时切换模块1、环路切换模块2和频率计量及距离换算模块3，其中，仪器内部延时切换模块2包括：依次设置的激光器4、偏振控制器5、电光调制器6、三端口环形器7、光放大器8、光电探测器9、带通滤波器10、微波放大器11、电耦合器12；所述电耦合器12通过电耦合器第一输出端口121 与电光调制器6的射频输入端口连接，通过电耦合器第二输出端口122与频率计量及距离换算模块3相连接，所述三端口环形器7分别与大量程模拟光纤 13和光放大器8连接，所述环路切换模块2包括光开关14、第一准直器 151、……第n准直器15n、测试反射镜160、第一测量反射镜161、……第n 测量反射镜16n，第三环形器端口73与光开关输入端口14a连接，测试光开关输出端口14b0与测试反射镜160连接、第一测量光开关输出端口14b1与第一准直器连接151连接、………第n光开关输出端口14bn与第n准直器15n 连接，第一准直器151透过第一待测距离A1与第一测量反射镜160对齐，其中，光开关14为1×n光开关；光开关输入端口14a为1×n光开关输入端口；测试光开关输出端口14b0为1×n测试光开关输出端口；第一测量光开关输出端口14b1为1×n第一测量光开关输出端口；激光器4为布拉格反馈式半导体激光器；电光调制器6为铌酸锂强度调制器；光放大器8为掺铒光纤放大器；光开关
14为1×n磁光开关；测试反射镜160…第n测量反射镜16n均为法拉第旋光镜；
14为1×n磁光开关；测试反射镜160…第n测量反射镜16n均为法拉第旋光镜；
[0050] 具体使用时：激光器4发出的光信号经过偏振控制器5进入到电光调制器 6，被调制的光信号经过第一环形器端口71进入到三端口环形器7后由第二环形器端口72输出进入光开关14；当光开关14接通其测试光开关输出端口14b0 时，光信号直接注入到与测试光开关输出端口14b0直接相连接的测试反射镜 160上，然后被反射回测试光开关输出端口14b0，通过光开关14后由第二环形器端口72进入到三端口环形器7后，由第三环形器形器端口73输出后进入光放大器8；
[0051] 当光开关14接通其第一测量光开关输出端口14b0时，光信号通过待测距离A1后注入到第一测量反射镜161上然后被反射回第一测量光开关输出端口 14b1，通过光开关14后由第二环形器端口72进入到三端口环形器后，由第三环形器端口输出后进入光放大器；当光开关接通其第n+1光开关输出端口时，光信号通过第n段空间待测距离An后注入到第n测量反射镜上然后被反射回第n+1光开关输出端口，通过光开关14后由第二环形器端口72进入到三端口环形器7后，由第三环形器端口73输出后进入光放大器8，经过光放大器8 放大后的光信号被注入到光电探测器9；光信号经过光电探测器9后被转换为微波信号后经过带通滤波器10以及微波放大器11后被电耦合器分成两份，即电耦合器第一输出端口121和电耦合器第二输出端口122，电耦合器第一输出端口121作为调制器的调制信号驱动电光调制器6形成闭合的反馈回路，电耦合器第二输出端口122作为输出信号连接频率计量及距离换算模块3；当光开关14接通其测试光开关输出端口14b0时，所述的反馈回路形成一个OEO，定义为测试OEO，此时输出信号为fN1，用来计算测试OEO的腔长L1；当所述光开关接通其输出端口时，所述的反馈回路形成一个OEO，定义为第一测量OEO，此时输出信号为fN2，用来计算第一测量OEO的腔长L2，其中第一段空间待测距离的长度为L2-L1；当所述光开关接通其第n+1光开关输出端口时，所述的反馈回路形成一个OEO，定义为第n测量OEO，此时输出信号为fNn，用来计算第n测量OEO的腔长Ln，其中第n段空间待测距离的长度为Ln-L1。
[0052] 综上所述，借助于本发明的上述技术方案，利用了OEO长谐振腔、高谱纯度和谐振频率高的特点，将被测量的变化放大了105～106倍，从而用普通的测量仪器可以进行大范围的相对距离测量(km量级)，可以达到很高的测量精度(μm)；采用超高速切换OEO的结构，由测距仪器内部的时延构成一个OEO 作为测试OEO，测距仪器内部的时延和不同的待测距离构成另一些测量OEO，测试OEO和测量OEO的切换起振，当切换频率达到kHz量级时，ms时间内测距仪器内部的时延可以视为不变，这样就排除了环境变化对测距仪内部时延的稳定性的影响，保证了测量精度。
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