[發明專利]激光雷達收發共軸光學引擎結構

在審

• 申請號: 201810975333.4
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN109164431A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 凌吉武;張哨峰;黃興瑞;胡豪成
• 申請（專利權）人: 福建海創光電有限公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發明公開了一種激光雷達收發共軸光學引擎結構，其通過將激光光源、探測器、3端口環行器、準直器、擴束透鏡組幾個核心部件與接插件集成的思路，利用環行器單纖雙向傳輸的功能，使得激光雷達的發射與接收采用同一組擴束透鏡，實現收發一體化，同時利用擴束透鏡組將輸出的光斑放大減小發散角，增大傳播與探測距離，利用擴束透鏡組將返回的光斑縮小，使得入射到探測的光斑減小，可以減小探測器的接收面積，且通過光纖線連接激光光源、探測器、環行器等可實現靈活布線，以滿足不同的規格需求。

技術領域

本發明涉及雷達技術領域，尤其是激光雷達收發共軸光學引擎結構。

背景技術

目前常見的激光雷達發射天線與接收天線時分立的，這樣會使得整個激光雷達系統體積增大并且增加了成本。此外大部分使用共軸系統的激光雷達設備，為了保證返回光盡量多的被探測到，都需要增加其接收鏡組的尺寸進而光探測的尺寸也需要相應的增大；同時為了保證返回光對激光光源的影響，在共軸系統中需要增加光隔離器，這些都增加了設備的體檢以及成本。

發明內容

基于現有技術的情況，本發明的目的在于提供一種結構簡單、成本低且實施可靠的激光雷達收發共軸光學引擎結構。

為了實現上述的技術目的，本發明采用的技術方案為：

一種激光雷達收發共軸光學引擎結構，其包括激光光源、第一準直器、三端口光環行器，擴束透鏡組和光探測器機構，所述的三端口光環行器包括端口Port1、端口Port2和端口Port3，所述激光光源的發射端與第一準直器的輸入端光路連接，第一準直器的輸出端與三端口光環行器的端口Port1光路連接，端口Port2與擴束透鏡組光路連接，端口Port3與光探測器機構光路連接；

當激光光源發出的光信號通過第一準直器輸入到三端口環行器的端口Port1后，從端口Port2輸出并進入擴束透鏡組，由擴束透鏡組將光信號發射至待測物，然后經待測物反射回的反饋光沿光路返回到擴束透鏡組并輸入到端口Port2，再由端口Port3輸出至光探測器機構且被接收。

其中，激光光源用于產生激光；

準直器通過光纖線與激光光源連接，將激光光源準直輸出并耦合到環行器Port1端口；

三端口光環行器用于共軸引擎實現單端雙向傳輸，使得發射天線和接收天線能夠共用一個透鏡組；同時利用環行器的方向性傳輸，可以隔離返回光避免返回光入射到光源，對激光光源輸出造成影響；

光探測器機構用于檢測所述激光在外部空間反射而返回的反射光；

擴束透鏡組用于增大激光光源經由環行器端口Port2端輸出光斑尺寸，減小發散角增大傳播距離，同時將反射回來的光縮束，使得反射光經由環行器端口Port2到端口Port3的光斑尺寸變小，可減小后端光探測器的接收面積。

作為光探測器機構的其中一種實施方式，所述的光探測器機構包括光探測器和聚焦透鏡，所述的聚焦透鏡和光探測器依序設于端口Port3輸出的光路上，其中，聚集透鏡用于將經由環行器端口Port3傳輸回來的反射光匯聚到光探測器上。

作為光探測器機構的另一種實施方式，所述的光探測器機構包括光探測器和第二準直器，所述第二準直器的輸入端設于端口Port3輸出的光路上，第二準直器的輸出端與光探測器光路連接。

優選的，所述第二準直器的輸出端與光探測器光纖連接。

更為優選的，所述第二準直器的輸出端還光纖連接有第三準直器，所述第三準直器的輸出端與光探測器光路連接。

進一步，所述激光光源的發射端與第一準直器的輸入端通過光纖連接。

進一步，所述的擴束透鏡組為伽利略擴束鏡組。