[發明專利]一種半導體激光器裝置和激光雷達系統

有效

• 申請號: 201910728992.2
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號: CN110336183B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 劉佳堯;石拓
• 申請（專利權）人: 北京一徑科技有限公司
• 主分類號: H01S5/022
• 分類號: H01S5/022;H01S5/40;G01S7/481
• 代理公司: 北京京萬通知識產權代理有限公司 11440
• 代理人: 許天易

本發明提供一種半導體激光器裝置,包括半導體激光器、微透鏡陣列和設置在半導體激光器和微透鏡陣列之間的光束放大透鏡，所述半導體激光器裝置減小半導體激光器輸出光束的發散角，從而能夠顯著改善半導體激光器出射光束的準直度。本發明還提供了一種激光雷達系統，包括光發射裝置、光接收裝置、掃描裝置和光分離裝置，光發射裝置包括所述半導體激光器裝置，微透鏡陣列的出射光束的多個光束子集通過掃描裝置的反射分別照射在不同目標對象或目標對象的多個不同部位上，從而提高了激光雷達系統的分辨率。

技術領域

本發明涉及一種半導體激光器裝置和激光雷達系統，具體地，涉及一種提高發射光的光斑質量的半導體激光器裝置，以及包含這種半導體激光器裝置的高分辨率激光雷達系統。

背景技術

激光雷達(LIDAR)使用激光作為信號光源，通過向目標對象發射激光，采集從目標對象反射的信號并與發射信號進行比較來得到目標對象的方位、速度等信息。激光雷達具有測量精度高、抗干擾能力強等優點，廣泛應用在遙感、測量和智能駕駛等領域。

現有技術的激光雷達系統采用的半導體激光器具有體積小、功率大、電光轉換效率高等優點，在測繪測量、工業加工等領域有著廣泛的應用。半導體激光器由于其發光腔幾何尺寸不對稱造成的快軸(垂直于結平面方向)發散角遠大于慢軸(平行于結平面方向)發散角。在實際使用中，為了提高發射功率，半導體激光器往往不是單個發光區(bar條)，而是由多個bar條沿快軸按一定間隔周期線性排列成條陣，以提高輸出功率。bar條的寬度(慢軸方向)往往在幾百微米，而高度(快軸方向)往往在幾微米。如果直接采用準直透鏡對半導體激光器發出的光束進行準直，由于半導體激光器中bar條之間存在間隔，導致半導體激光器的發光面較大，半導體激光器的出射光束在快軸方向的發散角也較大，降低了半導體激光器出射光束的準直度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種半導體激光器裝置，其能夠減小半導體激光器出射光束的發散角，從而顯著改善半導體激光器出射光束的準直度。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種半導體激光器裝置，包括半導體激光器，所述半導體激光器包括沿所述半導體激光器快軸方向堆疊布置的多個條陣，每個條陣對應一個出射光束；所述半導體激光器裝置還包括：

光束放大透鏡，設置在所述半導體激光器和所述微透鏡陣列之間，用于對所述多個出射光束進行放大；所述微透鏡陣列，包括沿所述半導體激光器快軸方向線性排列的多個微透鏡，所述多個條陣對應的放大后的出射光束中的每一個與所述多個微透鏡中的至少一個對應，其中，所述微透鏡陣列對所述多個放大后的出射光束進行會聚，使得所述多個放大后的出射光束的至少一部分在快軸方向疊加；或者，所述微透鏡陣列對所述多個放大后的出射光束在快軸方向進行準直。

可選地，所述多個微透鏡中的至少一個為柱面透鏡。

可選地，所述多個微透鏡的每個相鄰微透鏡之間的距離為0。

可選地，所述光束放大透鏡與所述半導體激光器的發光端面之間的距離大于或等于所述光束放大透鏡的焦距。

可選地，所述微透鏡陣列設置成使得每個微透鏡僅覆蓋對應的放大后的出射光束。

本發明還提供一種半導體激光器裝置，包括：

半導體激光器陣列，包括沿半導體激光器慢軸方向線性排列的多個半導體激光器，其中至少一個半導體激光器包括沿激光器快軸方向堆疊的多個條陣；