[實(shí)用新型]激光雷達(dá)及其相控陣激光發(fā)射單元

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720668435.2
• 申請(qǐng)日: 2017-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN207301315U
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任亞林;牛犇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市涵光半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): G01S7/282
• 分類號(hào): G01S7/282;G01S17/48
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司44224
• 代理人: 王寧

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及激光探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種激光雷達(dá)及其相控陣激光發(fā)射單元。

背景技術(shù)

激光雷達(dá)是一種用激光探測(cè)和測(cè)距的傳感器，其原理與普通聲波雷達(dá)和聲吶類似。即用發(fā)射裝置向目標(biāo)發(fā)射出激光脈沖，通過接收裝置測(cè)量返回脈沖的延遲和強(qiáng)度來測(cè)量目標(biāo)的距離與反射率。

為實(shí)現(xiàn)全方位的監(jiān)測(cè)，雷達(dá)需進(jìn)行360度空間的掃描。傳統(tǒng)的雷達(dá)一般采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)的模式，即機(jī)械裝置帶動(dòng)雷達(dá)的發(fā)射單元全方位轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)360 度掃描。但是，這樣的雷達(dá)使用笨重的機(jī)械裝置，使得掃描速率緩慢。而且，機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)裝置一旦故障后很難繼續(xù)正常使用。

與傳統(tǒng)的普通雷達(dá)類似，目前市場(chǎng)上的激光雷達(dá)也使用機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的方式進(jìn)行360度的空間掃描。這就造成了激光雷達(dá)與傳統(tǒng)雷達(dá)一樣，產(chǎn)品具有體積大、掃描慢、價(jià)格高昂和機(jī)械裝置故障后難以繼續(xù)正常使用的缺點(diǎn)，從而不利于大規(guī)模使用在消費(fèi)電子領(lǐng)域。

實(shí)用新型內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有激光雷達(dá)體積大、掃描慢的問題，提供一種能減小體積且提高掃描速率的激光雷達(dá)及其相控陣激光發(fā)射單元。

一種相控陣激光發(fā)射單元，包括：

可調(diào)式激光光源，用于產(chǎn)生波長(zhǎng)按預(yù)設(shè)規(guī)則變化的激光光束；

激光分束組件，包括光入射端及多個(gè)光出射端，所述光入射端與所述可調(diào)式激光光源連通，所述激光光束經(jīng)所述光入射端入射后分別從所述多個(gè)光出射端出射，以得到多路激光；及

多個(gè)用于分別發(fā)射所述多路激光的光發(fā)射天線，所述多個(gè)光發(fā)射天線分別與所述光出射端配合，以形成多個(gè)相互并聯(lián)且供所述多路激光傳輸?shù)募す夤饴罚?!-- SIPO -->

其中，所述光入射端與每個(gè)所述激光光路末端之間的光波導(dǎo)的長(zhǎng)度不同，以使經(jīng)所述多個(gè)光發(fā)射天線發(fā)射的所述多路激光之間產(chǎn)生相位差。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述激光分束組件為具有多個(gè)輸出端的光耦合器或光分束器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光耦合器為邊緣耦合器或光柵耦合器，所述光分束器為方向耦合器或多模干涉器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)光發(fā)射天線呈一維陣列分布。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光入射端與任意相鄰兩個(gè)所述激光光路末端之間的光波導(dǎo)的長(zhǎng)度差相同。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)光發(fā)射天線呈二維陣列排列。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光發(fā)射天線為光柵耦合器。

一種激光雷達(dá)，包括：

如上述優(yōu)選實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的相控陣激光發(fā)射單元；

回波接收單元，用于接收所述多路激光在遠(yuǎn)場(chǎng)干涉形成的主光束經(jīng)標(biāo)的物反射所產(chǎn)生的回波信號(hào)；及

與所述相控陣激光發(fā)射單元及所述回波接收單元通訊連接的處理器。

上述激光雷達(dá)及其相控陣激光發(fā)射單元，通過激光分束組件與多個(gè)光發(fā)射天線配合，可發(fā)出多路激光。而由于經(jīng)多個(gè)光發(fā)射天線發(fā)射的多路激光頻率相同且存在固定相位差，故多路激光便可在遠(yuǎn)場(chǎng)通過干涉得到輻射方向圖，以在特定方向上形成最強(qiáng)的主光束，實(shí)現(xiàn)掃描。進(jìn)一步的，可調(diào)式激光光源可改變激光光束的波長(zhǎng)，從而使多路激光的相位也相應(yīng)改變，進(jìn)而在遠(yuǎn)場(chǎng)得到不同的輻射方向圖，從而使得最強(qiáng)的主光束的方向?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整。激光光束的波長(zhǎng)按預(yù)設(shè)規(guī)則變化，則可在遠(yuǎn)場(chǎng)得到各種輻射方向圖，并使主光束的方向覆蓋待掃描區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)全方位掃描。因此，此相控陣激光雷達(dá)無需機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件便能實(shí)現(xiàn)全方位監(jiān)測(cè)，從而有利于減小體積。而且，此相控陣激光雷達(dá)掃描的速率由相位變化的頻率決定，而相位變化的頻率又與激光光束波長(zhǎng)變化的頻率有關(guān)，并不會(huì)受到機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)速度的限制。因此，激光雷達(dá)的掃描速度也更快。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中激光雷達(dá)的模塊示意圖；

圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中相控陣激光發(fā)射單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為產(chǎn)生激光光束的時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本實(shí)用新型，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例。但是，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本實(shí)用新型的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。