[發(fā)明專(zhuān)利]相干激光雷達(dá)系統(tǒng)返回路徑中的光放大器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910233025.9
• 申請(qǐng)日: 2019-03-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110346777A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·辛格;L·馬利基
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01S7/481
• 分類(lèi)號(hào): G01S7/481;G01S7/483;G01S17/93
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)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(dá)系統(tǒng)包括用于輸出連續(xù)波的光源，以及用于調(diào)制連續(xù)波的頻率并提供調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)信號(hào)的調(diào)制器。該系統(tǒng)還包括：孔徑透鏡，用于獲得由從FMCW信號(hào)獲得的輸出信號(hào)的反射所產(chǎn)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(tǒng)的方法包括布置光源以輸出連續(xù)波，以及設(shè)置元件以調(diào)制連續(xù)波并提供FMCW信號(hào)。該方法還包括布置孔徑以獲得由從FMCW信號(hào)獲得的輸出信號(hào)的反射產(chǎn)生的接收光束，以及在接收光束的路徑中設(shè)置光放大器以輸出放大的接收光束。

引言

本公開(kāi)的主題涉及相干光檢測(cè)和測(cè)距(激光雷達(dá))系統(tǒng)的返回路徑中的光放大器。

車(chē)輛(例如，汽車(chē)、卡車(chē)、建筑設(shè)備、農(nóng)場(chǎng)設(shè)備、自動(dòng)化工廠設(shè)備)日益包括獲得關(guān)于車(chē)輛操作和車(chē)輛周?chē)h(huán)境的信息的傳感器。一些傳感器，例如照相機(jī)、無(wú)線電檢測(cè)和測(cè)距(雷達(dá))系統(tǒng)以及光檢測(cè)和測(cè)距(激光雷達(dá))系統(tǒng)可以檢測(cè)和跟蹤車(chē)輛附近的物體。通過(guò)確定物體在車(chē)輛周?chē)南鄬?duì)位置和方向，可以增強(qiáng)或自動(dòng)化車(chē)輛操作以提高安全性和性能。例如，傳感器信息可用于向車(chē)輛的駕駛員發(fā)出警報(bào)或操作車(chē)輛系統(tǒng)(例如，避免碰撞系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、自主駕駛系統(tǒng))。典型的激光雷達(dá)系統(tǒng)是飛行時(shí)間系統(tǒng)，要求使用諸如雪崩光電二極管、高速電子放大器等檢測(cè)器電子地執(zhí)行反射信號(hào)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(shí)間系統(tǒng)中，光放大還必須放大任何背景或干涉光源。相反，在使用調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)激光雷達(dá)的相干激光雷達(dá)系統(tǒng)中，通過(guò)反射信號(hào)與本地源信號(hào)的相干合成來(lái)過(guò)濾這種雜散光水平。因此，希望在相干激光雷達(dá)系統(tǒng)的返回路徑中提供光放大器。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)示例性實(shí)施例中，相干激光雷達(dá)系統(tǒng)包括用于輸出連續(xù)波的光源，以及用于調(diào)制連續(xù)波的頻率并提供調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)信號(hào)的調(diào)制器。該系統(tǒng)還包括：孔徑透鏡，用于獲得由從FMCW信號(hào)獲得的輸出信號(hào)的反射所產(chǎn)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(gè)或多個(gè)特征之外，該系統(tǒng)還包括第二光放大器，其配置為放大由調(diào)制器提供的FMCW信號(hào)。

除了在此描述的一個(gè)或多個(gè)特征之外，調(diào)制器包括諧振器。

除了在此描述的一個(gè)或多個(gè)特征之外，調(diào)制器向諧振器施加受控電壓，使得受控電壓的調(diào)制導(dǎo)致連續(xù)波的頻率的調(diào)制。

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

除了在此描述的一個(gè)或多個(gè)特征之外，該系統(tǒng)還包括對(duì)準(zhǔn)元件，其配置為對(duì)準(zhǔn)LO信號(hào)和放大的接收光束以產(chǎn)生共線信號(hào)。

除了在此描述的一個(gè)或多個(gè)特征之外，該系統(tǒng)還包括一個(gè)或多個(gè)光電檢測(cè)器，以基于共線信號(hào)中的LO信號(hào)和放大的接收光束之間的干涉來(lái)獲得干涉結(jié)果。

除了在此描述的一個(gè)或多個(gè)特征之外，激光雷達(dá)系統(tǒng)是單站系統(tǒng)。

除了在此描述的一個(gè)或多個(gè)特征之外，該系統(tǒng)還包括循環(huán)器，其配置成將輸出信號(hào)引導(dǎo)到孔徑透鏡并且將接收光束引導(dǎo)到光放大器。

除了在此描述的一個(gè)或多個(gè)特征之外，激光雷達(dá)系統(tǒng)在車(chē)輛內(nèi)或車(chē)輛上，并且配置為檢測(cè)物體相對(duì)于車(chē)輛的位置和速度。

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

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

除了在此描述的一個(gè)或多個(gè)特征之外，設(shè)置用于調(diào)制連續(xù)波的元件包括在光源的輸出處設(shè)置諧振器。