[發明專利]激光雷達系統和用于提供線性調頻電磁輻射的系統和方法

有效

• 申請號: 201010121338.4
• 申請日: 2006-02-14
• 公開（公告）號: CN101852855A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 理查德·塞巴斯蒂安;肯達爾·貝爾斯利
• 申請（專利權）人: 數字信號公司
• 主分類號: G01S17/32
• 分類號: G01S17/32;G01S7/491
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 蔣世迅

本申請是申請日為2006年2月14日、申請號為200680011582.7、且發明名稱為“激光雷達系統和用于提供線性調頻電磁輻射的系統和方法”的發明專利申請的分案申請。

相關申請

本申請要求2005年2月14日申請的美國臨時專利申請號60/651,989的優選權，其標題為“Chirped?Coherent?Laser?RadarSystem?and?Method”；并涉及2006年2月14日申請的美國專利申請號(Attorney?Docket?No.021636-0316740)，其標題為“System?andMethod?for?Providing?Chirped?Electromagnetic?Radiation”。

技術領域

本發明涉及電磁輻射源，尤其是，本發明涉及提供線性調頻電磁輻射的系統和方法。

背景技術

利用一個或多個激光雷達測量直線距離的各種測量裝置是眾所周知的。這種測量裝置可以產生涉及目標與測量裝置的距離和/或目標相對于測量裝置的速度或距離變化率的信息。在這個申請中，術語“距離變化率”是指在目標與測量裝置之間距離的變化率。

例如，典型的測量裝置可以包含頻率調制的激光雷達系統。該系統可以包含發射電磁輻射光束的激光源。可以在連續變化的頻率或線性調頻下發射電磁輻射光束。在一些情況下，線性調頻可以包括以周期的方式(例如，鋸齒波形，三角波形，等等)掃描較低頻率與較高頻率之間的頻率。電磁輻射光束可以被分割成目標光束和參考光束。

在常規實施例中，該系統可以包含目標干涉儀和參考干涉儀。目標干涉儀可以接收目標光束，并可以產生一個目標信號，該目標信號對應于被引導到目標并從該目標上反射的一個部分目標光束與被引導通過有已知或固定程長的光程上另一個部分目標光束之間的頻率差。基于從這兩個部分目標光束中導出的干涉信號，目標干涉儀可以確定這個頻率差。參考干涉儀可以接收參考光束，并產生一個參考信號，該參考信號對應于兩個部分參考光束之間的頻率差，這兩個部分參考光束是被引導通過有已知程長差的兩個分開的固定光程。基于從這兩個部分參考光束導出的干涉信號，參考干涉儀可以確定這個頻率差。

一般地說，該系統可以包含處理器。該處理器可以接收目標信號和參考信號，并可以處理這些信號以確定目標干涉儀與目標之間的距離。基于目標信號和參考信號確定的距離信息可用于確定目標相對于目標干涉儀的距離變化率。

例如，可以按照在美國專利號5,114,226中描述的方法制作常規的系統，其標題是“3-DIMENSIONAL?VISION?SYSTEM?UTILIZINGCOHERENT?OPTICAL?DETECTION”，全文合并在此供參考。

常規的系統通常在運行的各個方面受到限制。例如，這些常規的系統不能夠基于目標信號和參考信號瞬時地提供距離和/或距離變化率的信息，或無歧義地確定距離和速度。這些常規的系統在其他方面也受到限制。這些限制可以因各種運行條件而加重，例如，指向或離開目標干涉儀的目標加速度，利用被激勵的光學元件(例如，反射鏡或透鏡)以高速度掃描目標，或其他的運行條件。

在一些配置中，兩個激光源產生的光束可以組合成一個電磁輻射光束，然后，把該電磁輻射光束分割成目標光束和參考光束。在這些配置中，兩個激光源的頻率可以是反向線性調頻的，換句話說，可以按照這樣的方式線性調頻這兩個頻率，在一個激光源的頻率上升到較高頻率的同時，另一個激光源的頻率下降到較低的頻率，反之亦然。利用這種配置的系統可以遇到與單個激光源系統相關的一些或所有缺點，以及兩個激光源系統獨有的其他缺點。此外，常規的系統不能夠充分地控制被發射電磁輻射的頻率，以便合適地操作輻射的線性調頻速率，或不能夠以足夠線性的方式線性調頻被發射電磁輻射的頻率，或包含其他的缺點。

發明內容

本發明的一個方面可以涉及一種用于可控地線性調頻輻射源的電磁輻射的系統和方法。該系統和方法可以包含一個光諧振腔裝置，它能夠產生有基本線性調頻速率和可配置周期的電磁輻射。通過有選擇地注入電磁輻射到光諧振腔，可以產生有單個諧振模的電磁輻射，它是以基本線性的線性調頻速率發生頻移。產生有單個諧振模的電磁輻射可以增大電磁輻射的相干長度，當電磁輻射是在各個應用中實現時，增大電磁輻射的相干長度可能是有利的。例如，光諧振腔裝置產生的電磁輻射可以提高激光雷達系統的距離，速度，準確性，和/或其他特征。