[發明專利]一種激光雷達

在審

• 申請號: 201811456884.6
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN111257897A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 林文雄;蔣友山
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所;福建天蕊光電有限公司
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S7/481
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 姚正陽;張田勇

本發明實施例涉及一種激光雷達，包括：鎖模激光器陣列，包括呈一維直線排列的多個鎖模激光器，用于發射激光脈沖，所述激光構成光頻梳；光開關，用于控制所述激光脈沖按照預設時序出射；第一光放大器，用于對激光光束和自被測物面返回的光進行放大；光調制器，用于使放大的激光光束在第一平面偏轉；光發散元件，用于使經光調制器調制的激光發散狀扇出射至一定的空間角度范圍，照射到被測物面的一條線陣的點陣上；光電二極管陣列，包括多個光電二極管，用于接收自被測物面返回的光。該激光雷達能夠精確實時測量被測物點的速度信息，探測距離長，掃描速度快，掃描面陣的覆蓋點密度高。

技術領域

本發明屬于激光雷達技術領域，具體涉及一種基于鎖模光頻梳的長距離陣列式激光雷達。

背景技術

激光雷達(LADAR：Laser Detection and Ranging)，即“激光的探測和測距”，實際上是一種工作在光學波段的雷達，圖1是單線激光雷達的原理示意圖，一個發射端A發射激光，一個接收端B探測被測物面C的回光，通過計算，獲得被測物面的位置、距離、速度信息，其優點非常明顯，分辨率高、抗干擾能力強、信息量豐富、可全天工作。激光雷達從探測機制劃分，主要有直接探測激光雷達和相干探測激光雷達，前者主要用于自動駕駛、機器人、測繪等領域，后者主要用于測風、測速等領域。

測距方法可以分為激光飛行時間法(Time of Fly，TOF)和三角法。激光飛行時間法有兩類，一類是對激光連續波進行強度的調制，通過相位差來測量距離信息的相位測距技術，一類是脈沖測距技術。相位測距技術測距速度慢，并且測量精度容易受到目標運動的影響，因此不適用于如自動駕駛、機器人等領域。脈沖測距技術測距速度快，能夠獲得目標的實時位置信息，不受目標運動的影響，適用于自動駕駛、機器人等領域，但其缺點在于測距分辨率低于脈沖測距技術，并且提升測距分辨率的難度大，測距精度不足。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明實施例提出第一種激光雷達，包括鎖模激光器陣列、光開關、準直透鏡陣列、一個或多個光放大器、光調制器、光發散元件和光電二極管陣列，其中：

鎖模激光器陣列，包括呈一維直線排列的多個鎖模激光器，用于發射激光脈沖，所述激光構成光頻梳；

光開關，用于控制所述激光脈沖按照預設時序出射；

準直透鏡陣列，包括與所述多個鎖模激光器對應設置的多個準直透鏡，用于對鎖模激光器發出的激光進行準直；

第一光放大器，用于對經準直的激光光束和自被測物面返回的光進行放大；

光調制器，用于使放大的激光光束在第一平面偏轉；

光發散元件，用于使經光調制器調制的激光發散狀扇出至一定的空間角度范圍，照射到被測物面的一條線陣的點陣上；

光電二極管陣列，包括多個光電二極管，用于接收自被測物面返回的光。

本發明實施例還提出第二種激光雷達，包括鎖模激光器陣列、光開關、準直透鏡陣列、合波器件、一個或多個光放大器、光調制器、光柵和光電二極管陣列，其中：

鎖模激光器陣列，包括呈一維直線排列的多個鎖模激光器，用于發射激光脈沖，所述激光構成光頻梳；

光開關，用于控制所述激光脈沖按照預設時序發射；

準直透鏡陣列，包括與所述多個鎖模激光器對應設置的多個準直透鏡，用于對鎖模激光器發出的激光進行準直；

合波器件，用于將經過準直的激光光束匯聚至同一光纖的第一端，匯聚的激光光束自所述光纖的第二端出射，接入光纖型第一光放大器；

光纖型第一光放大器，用于對所述光纖出射的激光光束進行放大；

光調制器，用于使放大的激光光束在第一平面偏轉；