[發明專利]一種注入鎖定調頻連續波激光雷達測速裝置及方法

在審

• 申請號: 202010059297.4
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111175780A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 張洪英;田曉寧;楊志遠;崔榮鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01S17/58
• 分類號: G01S17/58;G01S7/4911;G01S7/4912
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 李曉敏

一種注入鎖定調頻連續波激光雷達測速裝置及方法，屬于激光雷達技術領域。解決了傳統的脈沖體制的激光雷達對人有害的問題，以及調頻連續波激光雷達會引入調頻非線性的問題。技術要點：主激光器、任意波形發生器、電光調制器與從激光器構成注入鎖定系統，主激光器發出激光后進入電光調制器，任意波形發生器通過電光調制器對激光載波進行抑制載波調制，調制光經過光纖環形器注入從激光器以實現注入鎖定，之后經過耦合器分為探測光與參考光。探測光經準直器發射到物體上，反射回來的光與參考光在耦合器中進行相干探測得到拍頻信號，后經光電探測器轉換為電信號，使用數據采集卡進行數據的采集以及處理。本發明應用于物體瞬時速度測量中。

技術領域

本發明涉及一種調頻連續波激光雷達測速裝置及方法，具體涉及一種注入鎖定調頻連續波激光雷達測速裝置及方法，屬于激光雷達技術領域。

背景技術

傳統的激光雷達多為脈沖體制雷達，該體制雷達具有峰值功率大、成本高、系統復雜等缺點，并且脈沖體制的雷達發射功率較大，可能會損害人的健康，因此在使用中有一定的局限性。新型體制的雷達為調頻連續波激光雷達，該體制雷達多采用直接調制激光器的方法來實現大的掃頻帶寬，從而提高測量的精度。但是利用直接調制激光器的方法會帶來調頻非線性，又會造成測量精度的惡化，因此需要額外的非線性算法來補償，從而增加了系統的復雜性，并且直接調制激光器的方法對外界環境敏感，易受到干擾。

分析可知，傳統的脈沖體制的激光雷達可能對人有害，而新型的調頻連續波激光雷達會引入調頻非線性，這都是目前所需解決的問題，為此提出一種注入鎖定調頻連續波激光雷達測速裝置及方法。

發明內容

在下文中給出了關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。

鑒于此，為了解決傳統的脈沖體制的激光雷達對人有害的問題，以及調頻連續波激光雷達會引入調頻非線性的問題，進而本發明設計了一種注入鎖定調頻連續波激光雷達測速裝置及方法。

方案一：本發明提供了一種注入鎖定調頻連續波激光雷達測速裝置，包括主激光器、任意波形發生器、電光調制器、從激光器、第一光纖環形器、第二光纖環形器、第一光纖耦合器、第二光纖耦合器、光纖準直器、光電探測器和數據采集卡；

所述任意波形發生器的波形輸出端口連接電光調制器的微波信號輸入端口，主激光器的輸出端口連接電光調制器的光信號輸入端口，電光調制器的光輸出端口連接第一光纖環形器的I端口，從激光器的輸出端口連接至第一光纖環形器的II端口，第一光纖環形器的III端口連接第一光纖耦合器，光束分為兩路，一路為探測光，另一路為參考光，探測光經第二光纖環形器進入光纖準直器送入到空間中對物體進行探測，經運動物體反射的光由光纖準直器進行接收，接收到的信號與參考光依次進入第二光纖耦合器、光電探測器和數據采集卡。

進一步地：所述主激光器為窄線寬激光器。

進一步地：所述主激光器與從激光器的中心波長均為1550nm附近可調。

進一步地：所述主激光器與從激光器可以是光纖激光器或半導體激光器。

進一步地：所述測速裝置不含光隔離器。以便在發射激光后能夠使用光纖準直器對運動物體反射的光信號進行接收，達到同時收發的功能。

進一步地：所述任意波形發生器發出三角波形式的線性調頻信號。驅動電光調制器對激光載波進行抑制載波調制，經調制后的激光由正一階邊帶、負一階邊帶所組成。

進一步地：所述任意波形發生器發出的調制信號為3GHz-20GHz，帶寬為1GHz-10GHz的三角波線性調頻信號。