[實用新型]激光雷達及其二維相控陣激光發射單元

有效

• 申請號: 201720669527.2
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN207074262U
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 任亞林;牛犇
• 申請（專利權）人: 深圳市涵光半導體有限公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S7/484
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 王寧

技術領域

本實用新型涉及激光探測技術領域，特別涉及一種激光雷達及其二維相控陣激光發射單元。

背景技術

激光雷達是一種用激光探測和測距的傳感器，其原理與普通聲波雷達和聲吶類似。即用發射裝置向目標發射出激光脈沖，通過接收裝置測量返回脈沖的延遲和強度來測量目標的距離與反射率。

為實現全方位的監測，雷達需進行360度空間的掃描。傳統的雷達一般采用機械驅動的模式，即機械裝置帶動雷達的發射單元全方位轉動，以實現360度掃描。但是，這樣的雷達使用笨重的機械裝置，使得掃描速率緩慢。而且，機械轉動裝置一旦故障后很難繼續正常使用。

與傳統的普通雷達類似，目前市場上的激光雷達也使用機械轉動的方式進行360度的空間掃描。這就造成了激光雷達與傳統雷達一樣，產品具有體積大、掃描慢、價格高昂和機械裝置故障后難以繼續正常使用的缺點，從而不利于大規模使用在消費電子領域。

實用新型內容

基于此，有必要針對現有激光雷達體積大、掃描慢的問題，提供一種體積較小且掃描速率較高的激光雷達及其二維相控陣激光發射單元。

一種二維相控陣激光發射單元，包括：

激光分束組件，包括光入射端及多個光出射端，激光光束經所述光入射端入射后分別從所述多個光出射端出射，以得到多路激光；

多個用于發射所述多路激光的光發射天線，所述多個光發射天線分別與所述多個光出射端配合，以形成多個相互并聯且供所述多路激光傳輸的激光光路，所述多個光發射天線呈NxM矩陣分布，其中M、N均為大于或等于2的整數；及

多個相位調節器，每個所述相位調節器用于調節對應的所述激光光路上的所述多路激光的相位。

在其中一個實施例中，所述激光分束組件包括1到N光耦合器及N個1到M光耦合器，其中，所述1到N光耦合器的入射端作為所述光入射端，所述1到M光耦合器的出射端作為所述光出射端，且N個所述1到M光耦合器的入射端分別與所述1到N光耦合器的輸出端連通。

在其中一個實施例中，所述1到M光耦合器及所述1到N光耦合器為邊緣耦合器或光柵耦合器。

在其中一個實施例中，所述多個相位調節器分別設置于所述多個激光光路上。

在其中一個實施例中，位于所述NxM矩陣同一行或同一列上的所述光發射天線所對應的所述激光光路，由同步的所述相位調節器實現相位調節。

在其中一個實施例中，位于所述NxM矩陣同一行或同一列上的所述光發射天線所對應的所述激光光路，由同一個所述相位調節器實現相位調節。

在其中一個實施例中，所述光發射天線為光柵耦合器。

在其中一個實施例中，所述相位調節器為包括光波導及用于對所述光波導進行加熱的微型加熱器，所述光波導位于所述激光光路上。

在其中一個實施例中，所述相位調節器包括Pn節及用于調節所述Pn節兩端電壓的電壓調節器，所述Pn節位于所述激光光路上。

一種激光雷達，其特征在于，包括：

如上述優選實施例中任一項所述的二維相控陣激光發射單元；

回波接收單元，用于接收所述多路激光在遠場干涉形成的輻射主光束經標的物反射所產生的回波信號；及

與所述二維相控陣激光發射單元及所述回波接收單元通訊連接的處理器。

上述激光雷達及其二維相控陣激光發射單元，通過激光分束組件與多個光發射天線配合，可發出多路激光。而且，通過相位調節器調節可使多路激光存在固定的相位差，從而在遠場通過干涉得到輻射方向圖，以在特定方向上形成最強的主光束，實現掃描。進一步的，多路激光的相位改變可在遠場得到不同的輻射方向圖，從而使得最強的主光束的方向實現動態調整，最終實現全方位的掃描。因此，激光雷達無需機械旋轉部件便能實現全方位監測，從而有利于減小體積。進一步的，激光雷達掃描的速率由相位調節的頻率決定，而不會受到機械旋轉部件旋轉速度的限制，故激光雷達的掃描速度也更快。因此，上述激光雷達及其二維相控陣激光發射單元的體積較小且掃描速率更高。

附圖說明

圖1為本實用新型較佳實施例中激光雷達的模塊示意圖；

圖2為圖1所示激光雷達中二維相控陣激光發射單元的結構示意圖。

具體實施方式

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