[發明專利]基于光學相控陣技術的全固態調頻連續波式激光雷達系統

在審

• 申請號: 202310356563.3
• 申請日: 2023-04-06
• 公開（公告）號: CN116087965A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 文敏;趙毅強;張云化;李志偉;何家驥;李堯
• 申請（專利權）人: 天津大學合肥創新發展研究院;安徽卓湛電子科技有限公司
• 主分類號: G01S17/02
• 分類號: G01S17/02;G01S7/491
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.基于光學相控陣技術的全固態調頻連續波式激光雷達系統，其特征在于，包括可調諧激光器、第一光分束器、光放大器、第二光分束器、第一光學相控陣、光柵、透鏡、電光移相器以及FPGA芯片，所述FPGA芯片的數字調頻信號輸入到可調諧激光器中，可調諧激光器產生激光并輸入到第一光分束器，第一光分束器輸出測量光到光放大器，光放大器對測量光進行功率放大以后輸入到第二光分束器，第二光分束器將功率放大后的光信號等分成N路以后分別輸入到第一光學相控陣的N路輸入端口，N為正整數；FPGA芯片控制電光移相器將控制信號加載到第一光學相控陣上，實現掃描范圍為第一預設角度的水平視場掃描，第一光學相控陣將經過水平視場掃描的光信號輸入到光柵中，實現掃描范圍為第二預設角度的垂直視場掃描，經過垂直視場掃描的光信號輸入到透鏡以后聚焦到目標物體。

2.根據權利要求1所述的基于光學相控陣技術的全固態調頻連續波式激光雷達系統，其特征在于，還包括濾光片、第二光學相控陣、光合束器、光耦合器以及偏振控制器，所述目標物體反射多路回光信號到所述濾光片，所述濾光片將多路回光信號中激光波長范圍外的光進行濾除后輸入到第二光學相控陣中，所述電光移相器對輸入到第二光學相控陣中的多路回光信號進行調制，將多路回光信號進行相位對齊并輸出到光合束器，光合束器將相位對齊后的多路回光信號合束輸入到光耦合器中，同時第一光分束器還輸出本振光到偏振控制器，偏振控制器的輸出信號也輸入到光耦合器中，光耦合器實現本振光和測量光的耦合。

3.根據權利要求2所述的基于光學相控陣技術的全固態調頻連續波式激光雷達系統，其特征在于，還包括平衡探測器、光學跨阻放大器以及ADC板，所述光耦合器輸出耦合后的本振光和測量光到平衡探測器進行混頻，平衡探測器將混頻后的光進行光-電轉換并差分相減，從而將其中的直流量信號進行濾除，平衡探測器的輸出信號進入到光學跨阻放大器進行放大，然后將放大的信號送到ADC板進行模擬-數字轉換后送到FPGA芯片進行目標距離和目標速度解算。

4.根據權利要求2所述的基于光學相控陣技術的全固態調頻連續波式激光雷達系統，其特征在于，所述光耦合器的耦合比為50：50。

5.根據權利要求2所述的基于光學相控陣技術的全固態調頻連續波式激光雷達系統，其特征在于，所述第一光分束器為1：2光分束器，所述第一光分束器接收可調諧激光器產生的激光，輸出2路信號，一路為所述測量光，另一路為所述本振光。

6.根據權利要求1所述的基于光學相控陣技術的全固態調頻連續波式激光雷達系統，其特征在于，所述可調諧激光器產生的激光的波長范圍為1350nm~1650nm。

7.根據權利要求1所述的基于光學相控陣技術的全固態調頻連續波式激光雷達系統，其特征在于，所述第二光分束器為1：64光分束器，所述第二光分束器將功率放大后的光信號等分成64路。

8.根據權利要求7所述的基于光學相控陣技術的全固態調頻連續波式激光雷達系統，其特征在于，所述第一光學相控陣有64路輸入端口，所述第二光分束器將功率放大后的光信號等分成64路以后分別輸入到第一光學相控陣的64路輸入端口。

9.根據權利要求1所述的基于光學相控陣技術的全固態調頻連續波式激光雷達系統，其特征在于，所述第一預設角度為60°，所述第二預設角度為15°。

10.根據權利要求1所述的基于光學相控陣技術的全固態調頻連續波式激光雷達系統，其特征在于，所述水平視場掃描的掃描分辨率為0.2°，所述垂直視場掃描的掃描分辨率為0.4°。