[發明專利]一種光探測系統和方法、激光雷達系統

在審

• 申請號: 202110261594.1
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN112924953A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 孫笑晨;張其浩;馮寧寧;劉飛
• 申請（專利權）人: 杭州洛微科技有限公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S7/4911;G01S7/4913;G01S17/32;G01S17/58
• 代理公司: 杭州裕陽聯合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 田金霞

1.一種光探測系統，其特征在于，所述系統包括：

相干像素陣列；

FMCW運算器陣列；

光學發射模塊；

光學接收模塊；

光發射器；

控制器；

所述相干像素陣列分別連接光學接收模塊和FMCW運算器陣列，所述光學發射模塊連接光發射器，所述控制器分別連接所述FMCW運算器陣列和光發射器，所述光發射器用于生成調頻連續波，所述調頻連續波用于探測目標對象，所述光學接收模塊安裝于相干像素陣列上，用于接收目標的光反射信號，通過所述相干像素陣列生成混頻信號，FMCW運算器陣列用于解析混頻信號以獲取探測數據。

2.根據權利要求1所述的一種光探測系統，其特征在于，所述相干像素陣列包括基于硅材料的光波導，或基于氮化硅的光波導。

3.根據權利要求1所述的一種光探測系統，其特征在于，所述相干像素陣列包括多個相干像素，每個相干像素包括相干接收單元和光轉換單元，分別形成相干接收陣列和光轉換陣列，每個相干接收單元和對應的光轉換單元連接，用于接收光反射信號，并將光反射信號進行處理和轉換。

4.根據權利要求3所述的一種光探測系統，其特征在于，每個相干接收單元包括接收天線和光混頻器，分別形成接收天線陣列和光混頻器陣列，所述接收天線和光混頻器連接，所述光混頻器連接所述光學發射模塊，用于將接收天線收到的光反射信號和源信號進行混頻，并將混頻后的光信號輸入光轉換單元，所述光轉換單元包括光探測器，所述光探測器用于將混頻后的光信號轉化為電信號。

5.根據權利要求2所述的一種光探測系統，其特征在于，所述每個接收天線分別連接對應的光波導，用于接收光反射信號，并將光反射信號耦合至連接所述對應光混頻器的光波導。

6.根據權利要求1所述的一種光探測系統，其特征在于，所述相干像素陣列包括行列電網，行列電網的每一行連接對應的像素和FMCW運算器陣列，行列電網的每一列電網連接對應的像素和對應的FMCW運算器單元。

7.根據權利要求1所述的一種光探測系統，其特征在于，所述光學發射模塊連接分束器，所述分束器連接光發射器，所述分束器連接每個相干像素，所述分束器用于向目標空間發射光信號，并同時向所述相干像素陣列發送源信號。

8.根據權利要求7所述的一種光探測系統，其特征在于，所述光學發射模塊包括光學透鏡、光學散射體或光學相控陣列中的至少一種，用于光束整形。

9.根據權利要求7所述的一種光探測系統，其特征在于，所述分束器連接到相干像素陣列后，相干像素陣列上級聯設置的分束器形成路由光路，并且級聯設置的所述分束器連接光開關，所述光開關連接控制器，每一光開關設置至少兩光支路，每一光支路末端分別連接一相干像素，所述路由光路用于可控地向對應相干像素發送源信號。

10.根據權利要求8所述的一種光探測系統，其特征在于，所述光學發射模塊包括光學相控陣芯片，所述光學相控芯片集成于相干像素陣列上或者獨立于相干像素陣列存在，用于發出源信號和對目標空間發出準直光束或期望光束。

11.根據權利要求1所述的一種光探測系統，其特征在于，所述FMCW運算器陣列用于依行讀取行列電網的數據，用于依次獲取不同目標空間的探測數據。

12.一種光探測方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

生成調頻連續波，將所述調頻連續波分束形成源信號和探測信號；

分級控制所述探測信號，將所述探測信號根據控制規則發向指定方向或位置；

根據控制規則向指定的相干像素發送源信號；

接收光反射信號和源信號，并將所述源信號和光反射信號混頻；

解析混頻后的信號，以獲取探測信息。