[發明專利]一種固態激光雷達系統

有效

• 申請號: 201911030147.4
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110596679B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 張明時;王玉冰;秦莉;王立軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S17/88
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 潘穎

本發明公開了一種固態激光雷達系統，包括：產生激光光束的激光器；接收激光光束且輸出掃描光束的光學相控陣芯片，掃描光束包括探測光束及本振光束；用于控制光學相控陣芯片輸出預設相位的探測光束及本振光束、且控制光學相控陣芯片輸出預設掃描方向的探測光束的驅動器件；接收回波光束及本振光束并混頻為探測模擬信號的混頻器，回波光束為探測光束探測待測目標后的回波信號；用于將探測模擬信號轉換為探測模擬電信號的光電探測器；用于將探測模擬電信號轉換為探測數字信號的模數轉換器；用于對探測數字信號進行鑒頻而獲取與待測目標之間距離數據的鑒頻器件。固態激光雷達系統具有作用距離長、穩定性高、易調頻、驅動功耗低、結構簡單等優點。

技術領域

本發明涉及激光雷達技術領域，更為具體地說，涉及一種固態激光雷達系統。

背景技術

激光雷達Lidar技術是一種將傳統雷達技術與現代激光技術結合在一起的新產物，充分利用了激光的發射角小、能量集中、高相干性的特點，使得激光雷達具有一系列獨特的優勢：角分辨率高、距離分辨率高、速度分辨率高、測速范圍廣、能獲得目標的多種圖像、抗干擾能力強等優點。傳統的機械激光雷達是通過高速旋轉的機械系統來實現掃描，其穩定性以及壽命存在一定問題，而量產一致性導致的產能低下也使得機械式激光雷達的價格進一步提高。故而，摒棄機械系統的固態激光雷達被認為是最有可能顛覆機械式激光雷達的方案。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種固態激光雷達系統，有效解決了現有技術存在的問題，使得固態激光雷達系統具有穩定性高、使用壽命長、易調頻、體積小、成本低、驅動功耗低、結構簡單等優點。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案如下：

一種固態激光雷達系統，包括：

產生激光光束的激光器；

接收所述激光光束且輸出掃描光束的光學相控陣芯片，其中，所述掃描光束包括探測光束及本振光束；

用于控制所述光學相控陣芯片輸出預設相位的探測光束及本振光束、且控制所述光學相控陣芯片輸出預設掃描方向的探測光束的驅動器件；

接收回波光束及所述本振光束并混頻為探測模擬信號的混頻器，其中，所述回波光束為所述探測光束探測待測目標后的回波信號；

用于將所述探測模擬信號轉換為探測模擬電信號的光電探測器；

用于將所述探測模擬電信號轉換為探測數字信號的模數轉換器；

以及，用于對所述探測數字信號進行鑒頻而獲取與所述待測目標之間距離數據的鑒頻器件。

可選的，所述預設相位為其中，a和b均為常數，t為時間；

以及，所述鑒頻器件根據公式：

I＝I_T+I_R+A_TA_Rcos(2atτ+ω_Phτ-aτ²+bτ)

對所述探測數字信號進行鑒頻而獲取飛行時間τ，且根據所述飛行時間τ得到與所述待測目標之間距離數據，其中，I為所述鑒頻器件根據所述探測數字信號鑒頻得到的光強，I_T為所述本振光束的光強，I_R為所述回波光束的光強，A_T為所述本振光束的振幅，A_R為所述回波光束的振幅，ω_Ph為所述本振光束的光頻，飛行時間τ為所述探測光束和所述回波光束的時間間隔。

可選的，所述光學相控陣芯片為基于單晶硅的光學相控陣芯片。

可選的，所述光學相控陣芯片通過控制所述激光光束在其波導中傳輸的光程實現相位的調節。