[發明專利]基于微腔光梳的光子時間展寬激光雷達系統

在審

• 申請號: 202011497170.7
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112748440A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 王興軍;陳睿軒;舒浩文
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10;G01S7/484;G01S7/481;G01B11/22
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 鄭朝然

1.一種基于微腔光梳的光子時間展寬激光雷達系統，其特征在于，包括寬譜光源、光譜-時間調制器、光放大器、空間光發射單元和光電探測器，其中：

所述寬譜光源，用于生成具有多個波長的光信號，并將所述光信號發送到所述光譜-時間調制器，其中，所述寬譜光源為微腔光梳；

所述光譜-時間調制器的輸入端連接所述寬譜光源的輸出端，用于將所述光信號進行光譜時間編碼，生成第一光脈沖序列，并將所述第一光脈沖序列發送到所述光放大器；

所述光放大器的輸入端連接所述光譜-時間調制器的輸出端，用于對所述第一光脈沖序列進行放大處理，得到第二光脈沖序列；

所述空間光發射單元的輸入端連接所述光放大器的輸出端，用于將所述第二光脈沖序列進行空間色散分離，并將所述光脈沖序列發射到探測目標；

所述光電探測器，用于接收回波脈沖序列，并根據所述回波脈沖序列計算所述探測目標的深度信息，所述回波脈沖序列為所述第二光脈沖序列到達所述探測目標后反射得到的。

2.根據權利要求1所述的基于微腔光梳的光子時間展寬激光雷達系統，其特征在于，所述光譜-時間調制器包括波分復用器、光開關和解復用器，其中：

所述波分復用器上設置有多個輸出通道，用于將所述光信號分解為多個分波光信號，通過所述輸出通道將所述分波光信號發送到所述光開關；

所述光開關設置有多個，每個光開關的輸入端與所述輸出通道對應設置，用于控制每一路輸出通道中光脈沖的生成和時序；

所述解復用器的多個輸入端對應連接每個光開關的輸出端，用于將每個光開關輸出的分波光信號進行合束，生成第一光脈沖序列，其中，所述第一光脈沖序列的中心波長隨時間變化。

3.根據權利要求2所述的基于微腔光梳的光子時間展寬激光雷達系統，其特征在于，所述光譜-時間調制器中的多個光開關是以陣列式進行排布的。

4.根據權利要求2所述的基于微腔光梳的光子時間展寬激光雷達系統，其特征在于，所述波分復用器各個輸出通道輸出的分波光信號的波長和所述寬譜光源輸出的多個光信號的波長一一對應。

5.根據權利要求2所述的基于微腔光梳的光子時間展寬激光雷達系統，其特征在于，所述光開關是由多模干涉器和移相器構成的，或，多模干涉器和微環諧振腔構成的。

6.根據權利要求1所述的基于微腔光梳的光子時間展寬激光雷達系統，其特征在于，所述空間光發射單元是通過衍射光柵和棱鏡組成的，或，片上微透鏡和光天線陣列組成的。

7.根據權利要求2所述的基于微腔光梳的光子時間展寬激光雷達系統，其特征在于，所述波分復用器包括：陣列波導光柵、級聯型馬赫-曾德爾干涉儀或級聯型微環諧振腔。

8.根據權利要求1所述的基于微腔光梳的光子時間展寬激光雷達系統，其特征在于，所述系統還包括處理模塊，所述處理模塊的輸入端連接所述光電探測器的輸出端，用于根據所述深度信息，對所述探測目標的空間位置信息進行計算。

9.根據權利要求1所述的基于微腔光梳的光子時間展寬激光雷達系統，其特征在于，所述系統還包括顯示模塊，所述顯示模塊的輸入端連接所述光電探測器的輸出端，用于對所述探測目標的空間位置信息進行顯示。