[發明專利]一種基于一維光學相控陣的主瓣柵瓣多點掃描激光雷達

在審

• 申請號: 202011617300.6
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112748420A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 王銳;姜瑞韜;郭勁;李遠洋;杜坤陽;張耀元
• 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
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 寧曉丹

1.一種基于一維光學相控陣的主瓣柵瓣多點掃描激光雷達，其特征在于，包括：

激光器(1)，所述激光器(1)用于發射激光光束；

一維光學相控陣芯片(2)，所述一維光學相控陣芯片(2)能夠接收激光器(1)發射的激光光束、對接收的激光光束進行分束和相位調制、發射相位調制后的激光光束，一維光學相控陣芯片(2)發射的激光光束的主瓣和柵瓣同時對目標進行掃描；

接收單元(8)，所述接收單元(8)能夠同時接收目標反射的主瓣回波信號和柵瓣回波信號得到掃描信號，能夠將掃描信號發送至信號處理單元(9)；

信號處理單元(9)，所述信號處理單元(9)對接收的掃描信號進行信號處理得到掃描數據。

2.如權利要求1所述的一種基于一維光學相控陣的主瓣柵瓣多點掃描激光雷達，其特征在于，所述接收單元(8)包括透鏡和探測器，透鏡同時接收目標反射的主瓣回波信號和柵瓣回波信號并折射至探測器，探測器接收透鏡折射的主瓣回波信號和柵瓣回波信號得到掃描信號并將掃描信號發送至信號處理單元(9)。

3.如權利要求2所述的一種基于一維光學相控陣的主瓣柵瓣多點掃描激光雷達，其特征在于，所述透鏡采用自由曲面透鏡或非球面透鏡。

4.如權利要求1所述的一種基于一維光學相控陣的主瓣柵瓣多點掃描激光雷達，其特征在于，所述一維光學相控陣芯片(2)包括光耦合器(3)、光分束器(4)、移相器(5)和一維天線陣列(6)，所述一維天線陣列(6)包括N個順次設置的天線單元(7)，N為大于1的整數，光耦合器(3)將激光器(1)發射的激光光束耦合到一維光學相控陣芯片(2)中，光分束器(4)將光耦合器(3)耦合到一維光學相控陣芯片(2)中的激光分成N束，N束激光和N個天線單元(7)一一對應設置，移項器能夠對耦合到一維光學相控陣芯片(2)中的激光光束進行相位調制，相位調制后的激光光束通過天線單元(7)發射用于掃描。

5.如權利要求4所述的一種基于一維光學相控陣的主瓣柵瓣多點掃描激光雷達，其特征在于，所述光耦合器(3)、光分束器(4)、移相器(5)和一維天線陣列(6)順次設置。

6.如權利要求4所述的一種基于一維光學相控陣的主瓣柵瓣多點掃描激光雷達，其特征在于，所述一維光學相控陣芯片(2)的遠場輻射場相對光強的分布函數為：

其中，f(θ)為天線單元(7)的輻射方向圖函數；d為天線單元(7)間的距離；λ為波長；θ為天線單元(7)衍射角；θ_s為一維天線陣列(6)的掃描角度。

7.如權利要求6所述的一種基于一維光學相控陣的主瓣柵瓣多點掃描激光雷達，其特征在于，相鄰所述天線單元(7)間空間距離產生的相位差和移相器(5)附加的相位差平衡時，一維光學相控陣芯片(2)的遠場輻射場出現主瓣和柵瓣。

8.如權利要求4所述的一種基于一維光學相控陣的主瓣柵瓣多點掃描激光雷達，其特征在于，所述一維光學相控陣芯片(2)上一維天線陣列(6)的數量為M個，M為大于1的整數，待掃描的遠場區域分為M個子區域，M個一維天線陣列(6)和M個子區域一一對應設置，每個一維天線陣列(6)發射的激光光束的主瓣和柵瓣同時對與該一維天線陣列(6)所對應的子區域內的目標進行掃描。