[發明專利]相干激光雷達系統返回路徑中的光放大器

在審

• 申請號: 201910233025.9
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN110346777A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: S·辛格;L·馬利基
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S7/483;G01S17/93
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 代易寧;劉茜

一種相干激光雷達系統包括用于輸出連續波的光源，以及用于調制連續波的頻率并提供調頻連續波(FMCW)信號的調制器。該系統還包括：孔徑透鏡，用于獲得由從FMCW信號獲得的輸出信號的反射所產生的接收光束；以及光放大器，位于接收光束的路徑中，用于輸出放大的接收光束。制造該系統的方法包括布置光源以輸出連續波，以及設置元件以調制連續波并提供FMCW信號。該方法還包括布置孔徑以獲得由從FMCW信號獲得的輸出信號的反射產生的接收光束，以及在接收光束的路徑中設置光放大器以輸出放大的接收光束。

引言

本公開的主題涉及相干光檢測和測距(激光雷達)系統的返回路徑中的光放大器。

車輛(例如，汽車、卡車、建筑設備、農場設備、自動化工廠設備)日益包括獲得關于車輛操作和車輛周圍環境的信息的傳感器。一些傳感器，例如照相機、無線電檢測和測距(雷達)系統以及光檢測和測距(激光雷達)系統可以檢測和跟蹤車輛附近的物體。通過確定物體在車輛周圍的相對位置和方向，可以增強或自動化車輛操作以提高安全性和性能。例如，傳感器信息可用于向車輛的駕駛員發出警報或操作車輛系統(例如，避免碰撞系統、自適應巡航控制系統、自主駕駛系統)。典型的激光雷達系統是飛行時間系統，要求使用諸如雪崩光電二極管、高速電子放大器等檢測器電子地執行反射信號的任何放大。然而，電子放大增大了噪聲并降低了信噪比(SNR)。在飛行時間系統中，光放大還必須放大任何背景或干涉光源。相反，在使用調頻連續波(FMCW)激光雷達的相干激光雷達系統中，通過反射信號與本地源信號的相干合成來過濾這種雜散光水平。因此，希望在相干激光雷達系統的返回路徑中提供光放大器。

發明內容

在一個示例性實施例中，相干激光雷達系統包括用于輸出連續波的光源，以及用于調制連續波的頻率并提供調頻連續波(FMCW)信號的調制器。該系統還包括：孔徑透鏡，用于獲得由從FMCW信號獲得的輸出信號的反射所產生的接收光束；以及光放大器，位于接收光束的路徑中，用于輸出放大的接收光束。

除了在此描述的一個或多個特征之外，該系統還包括第二光放大器，其配置為放大由調制器提供的FMCW信號。

除了在此描述的一個或多個特征之外，調制器包括諧振器。

除了在此描述的一個或多個特征之外，調制器向諧振器施加受控電壓，使得受控電壓的調制導致連續波的頻率的調制。

除了在此描述的一個或多個特征之外，該系統還包括分束器，該分束器配置為將FMCW信號分成輸出信號和本地振蕩器(LO)信號。

除了在此描述的一個或多個特征之外，該系統還包括對準元件，其配置為對準LO信號和放大的接收光束以產生共線信號。

除了在此描述的一個或多個特征之外，該系統還包括一個或多個光電檢測器，以基于共線信號中的LO信號和放大的接收光束之間的干涉來獲得干涉結果。

除了在此描述的一個或多個特征之外，激光雷達系統是單站系統。

除了在此描述的一個或多個特征之外，該系統還包括循環器，其配置成將輸出信號引導到孔徑透鏡并且將接收光束引導到光放大器。

除了在此描述的一個或多個特征之外，激光雷達系統在車輛內或車輛上，并且配置為檢測物體相對于車輛的位置和速度。

在另一示例性實施例中，一種組裝相干激光雷達系統的方法包括：布置光源以輸出連續波；以及設置元件以調制連續波并提供調頻連續波(FMCW)信號。該方法還包括布置孔徑透鏡以獲得由從FMCW信號獲得的輸出信號的反射產生的接收光束，以及在接收光束的路徑中設置光放大器以輸出放大的接收光束。

除了在此描述的一個或多個特征之外，該方法還包括設置第二光放大器以放大由元件提供的FMCW信號。

除了在此描述的一個或多個特征之外，設置用于調制連續波的元件包括在光源的輸出處設置諧振器。