【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有分布式激光器和多个传感器头的激光雷达系统和激光雷达系统的脉冲激光器通过对任何优先权申请的引用的合并任何和所有申请——对其的国外或国内优先权要求在与本申请一起提交的申请数据表中被标识——根据37CFR1.57通过引用包含于此。也就是说，该申请根据35U.S.C.§119(e)要求2015年11月30日提交的美国临时专利申请62/261,214的权益，该临时专利申请的全部内容通过引用包含于此。
本公开一般地涉及激光雷达系统。
技术介绍
光检测和测距(激光雷达)是可用于测量到远程目标的距离的技术。典型地，激光雷达系统包括光源和检测器。光源可以是例如发射具有特定的工作波长的光的激光器。激光雷达系统的工作波长可位于例如电磁光谱的红外线、可见光或紫外线部分中。光源朝着目标发射光，该目标然后使光散射。一些散射光在检测器处被接收回。系统基于与所返回的光相关的一个或多个特性来确定到目标的距离。例如，系统可基于所返回的光脉冲的飞行时间来确定到目标的距离。
技术实现思路
在一些实施方式中，激光雷达系统包括：被配置成发射光脉冲的光源；多个光链路，其中每个光链路将光源耦合到多个传感器头的相...
【技术保护点】
1.一种激光雷达系统，包括：光源，其被配置成发射光脉冲；多个光链路，其中每个光链路将所述光源耦合到多个传感器头的相应传感器头，其中所述光链路被配置成将所发射的光脉冲的至少一部分从所述光源传送到所述相应传感器头；以及多个传感器头，其中每个传感器头包括：扫描仪，其被配置成跨越所述传感器头的能视域扫描光脉冲，其中所扫描的光脉冲包括由相应光链路从所述光源传送到所述传感器头的所发射的光脉冲的所述部分；以及接收器，其被配置成检测由位于所述传感器头的顺发射方向的目标散射或反射的所扫描的光脉冲的至少一部分。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.30 US 62/261,2141.一种激光雷达系统，包括：光源，其被配置成发射光脉冲；多个光链路，其中每个光链路将所述光源耦合到多个传感器头的相应传感器头，其中所述光链路被配置成将所发射的光脉冲的至少一部分从所述光源传送到所述相应传感器头；以及多个传感器头，其中每个传感器头包括：扫描仪，其被配置成跨越所述传感器头的能视域扫描光脉冲，其中所扫描的光脉冲包括由相应光链路从所述光源传送到所述传感器头的所发射的光脉冲的所述部分；以及接收器，其被配置成检测由位于所述传感器头的顺发射方向的目标散射或反射的所扫描的光脉冲的至少一部分。2.如权利要求1所述的激光雷达系统，其中：所述目标至少部分地被包含在所述传感器头的所述能视域内并位于离所述传感器头的小于或等于所述激光雷达系统的最大范围的一段距离处；以及所述传感器头还包括处理器，其被配置成至少部分地基于光脉冲从所述传感器头行进到所述目标并回到所述传感器头的飞行时间来确定从所述传感器头到所述目标的距离。3.如权利要求1所述的激光雷达系统，其中所述激光雷达系统合并到车辆内，其中所述传感器头被定位成提供在所述车辆周围的环境的360度视图。4.如权利要求1所述的激光雷达系统，其中每个光链路包括具有大于或等于1米的长度的光纤缆线。5.如权利要求1所述的激光雷达系统，还包括对应于所述多个光链路的多个电链路，其中每个电链路将所述光源耦合到所述多个传感器头的相应传感器头，其中所述电链路被配置成在所述光源和所述相应传感器头之间传送电功率或一个或多个电信号。6.如权利要求1所述的激光雷达系统，其中所述光源包括：种子激光器，其被配置成产生低功率光脉冲；以及一个或多个光放大器，其被配置成放大所述低功率光脉冲以产生由所述光源发射的所述光脉冲。7.如权利要求6所述的激光雷达系统，其中所述光源还包括一个或多个光滤波器，其中每个光滤波器被配置成减少由所述光放大器中的一个或多个产生的放大自发发射光的量。8.如权利要求6所述的激光雷达系统，其中所述光源还包括与所述种子激光器组合的补充光源，其中来自所述补充光源的光被配置成防止所述光放大器中的至少一个在第一低功率光脉冲的放大之后和在第二低功率光脉冲的接收之前的时间期间自发地发射光脉冲。9.如权利要求1所述的激光雷达系统，其中所述光源包括：多个激光二极管，其中每个激光二极管被配置成产生在不同工作波长处的光；以及光复用器，其被配置成将由每个激光二极管产生的光组合到单个光纤内。10.如权利要求1所述的激光雷达系统，其中所述光源包括被配置成产生在对应于所述多个传感器头的光的多个波长处的光脉冲的波长可调谐激光器，其中由所述波长可调谐激光器产生的每个波长被传送到相应传感器头。11.如权利要求1所述的激光雷达系统，其中所述光源包括光放大器，所述光放大器包括一个或多个光滤波器，其中每个光滤波器被配置成减少由所述光放大器产生的放大自发发射光的量。12.如权利要求1所述的激光雷达系统，其中：所述激光雷达系统包括耦合到N个相应传感器头的N个光链路；以及所述光源包括被配置成在所述N个光链路之间分配所发射的光脉冲的1×N光解复用器。13.如权利要求12所述的激光雷达系统，其中所述光解复用器包括光功率分配器、光开关或波长解复用器。14.如权利要求12所述的激光雷达系统，其中在所述N个光链路之间分配所发射的光脉冲包括：将每个所发射的光脉冲分成N个光脉冲；以及将所述N个脉冲中的每个脉冲发送到相应光链路以用于传输到相应传感器头。15.如权利要求12所述的激光雷达系统，其中：由所述光源发射的光脉冲包括具有N个不同波长的脉冲；以及在所述N个光链路之间分配所发射的光脉冲包括将具有特定波长的每个脉冲发送到相应光链路以用于传输到相应传感器头。16.如权利要求1所述的激光雷达系统，其中每个光链路包括光纤放大器的增益光纤，其中所述增益光纤被配置成在所发射的光脉冲的所述部分从所述光源传播到所述相应传感器头时放大所发射的光脉冲的所述部分。17.如权利要求1所述的激光雷达系统，其中每个光链路包括光放大器的增益光纤，其中所述增益光纤沿着所述光链路的长度分布并被配置成在所发射的光脉冲的所述部分从所述光源传送到所述相应传感器头时放大所发射的光脉冲的所述部分。18.如权利要求1所述的激光雷达系统，其中每个传感器头还包括光放大器，所述光放大器被配置成：放大由所述光链路传送到所述传感器头的所述光脉冲；以及将放大的光脉冲发送到所述扫描仪以用于跨越所述传感器头的所述能视域进行扫描。19.如权利要求18所述的激光雷达系统，其中所述光放大器是自由空间放大器或光纤放大器。20.一种激光系统，包括：种子激光器，其被配置成产生光学种子脉冲；第一光纤放大器，其被配置成将所述种子脉冲放大第一放大器增益以产生包括放大的种子脉冲和放大自发发射(ASE)的第一放大器输出；第一光滤波器，其被配置成从所述第一放大器输出移除一定量的ASE；以及第二光纤放大器，其被配置成从所述第一光滤波器接收所述放大的种子脉冲并将所接收的脉冲放大第二放大器增益以产生输出脉冲，其中所述输出脉冲具有输出脉冲特性，所述输出脉冲特性包括：小于或等于100MHz的脉冲重复频率；小于或等于20纳秒的脉冲持续时间；以及小于或等于1％的占空比。21.如权利要求20所述的激光系统，其中所述输出脉冲特性还包括：在大约1400nm和2050nm之间的工作波长；大于或等于10纳焦耳的脉冲能量；大于或等于1瓦的峰值功率；以及小于或等于50瓦的平均功率，其中所述ASE包括小于或等于25％的所述平均功率。22.如权利要求20所述的激光系统，其中：所述光学种子脉冲具有大于或等于1微瓦的平均功率；所述输出脉冲具有大于或等于1毫瓦的平均功率；以及所述第一放大器增益和所述第二放大器增益一起对应于大于或等于40dB的总光功率增益。23.如权利要求20所述的激光系统，其中所述种子激光器包括被配置成由脉冲发生器电气地驱动以产生所述光学种子脉冲的激光二极管。24.如权利要求20所述的激光系统，其中所述种子激光器包括：激光二极管，其被配置成产生连续波(CW)光；以及光调制器，其被配置成接收所述CW光并从所接收的CW光产生所述光学种子脉冲。25.如权利要求20所述的激光系统，其中所述种子激光器包括：激光二极管，其被配置成产生具有持续时间τ的光脉冲；以及光调制器，其被配置成：从所述激光二极管接收所述光脉冲；以及选择性地传输每个所接收的光脉冲的一部分以产生所述光学种子脉冲，其中每个光学种子脉冲具有小于τ的持续时间。26.如权利要求20所述的激光系统，其中所述种子激光器包括：多个激光二极管，其中每个激光二极管被配置成产生在不同波长处的光；以及光复用器，其被配置成将由每个激光二极管产生的光组合到单个光纤内。27.如权利要求20所述的激光系统，还包括波长相关延迟线，所述波长相关延迟线被配置成接收包括所述激光系统的多个工作波长的输入光并产生时间延迟的光，其中所述时间延迟的光包括在所述多个工作波长处的光，其中所述多个工作波长中的每个波长具有基于所述波长的特定时间延迟。28.如权利要求27所述的激光系统，其中所述延迟线包括：环行器；以及多个光纤布拉格光栅(FBG)，其对应于所述多个工作波长，其中：所述FBG串联地布置且彼此由特定长度的光纤分离；以及每个FBG被配置成反射所述工作波长中的一个波长。29.如权利要求20所述的激光系统，其中所述种子激光器包括被配置成产生在多个波长处的光的波长可调谐激光器。30.如权利要求20所述的激光系统，其中所述种子激光器包括锁模光纤激光器和被配置成提取由所述锁模光纤激光器产生的光脉冲的脉冲选择器。31.如权利要求20所述的激光系统，其中所述第一光滤波器被配置成从所述第一放大器输出移除所述ASE的大于或等于80％。32.如权利要求20所述的激光系统，其中所述第一光滤波器包括光谱滤波器，所述光谱滤波器被配置成透射在所述激光系统的一个或多个工作波长处的光并使远离所透射的波长的光衰减至少20dB。33.如权利要求20所述的激光系统，其中所述第一光滤波器包括时间滤波器，所述时间滤波器包括光开关或半导体光放大器，其中所述时间滤波器被配置成当放大的种子脉冲存在时处于透射状态中以及在其它情况下处于非透射状态中，其中当在所述非透射状态中操作时，所述ASE基本上被防止通过所述第一光滤波器透射。34.如权利要求20所述的激光系统，还包括被配置成从所述第二放大器接收所述输出脉冲并减少由所述第二放大器产生的ASE的量的第二光滤波器。35.如权利要求20所述的激光系统，还包括被配置成从所述第二光纤放大器接收所述输出脉冲并将所述输出脉冲分配到激光雷达系统的多个光链路的光解复用器，其中所述光链路耦合到所述激光雷达系统的相应的多个传感器头。36.如权利要求20所述的激光系统，还包括被配置成从所述第二光纤放大器接收所述输出脉冲并产生包括所述输出脉冲的自由空间光束的输出准直仪。37.如权利要求20所述的激光系统，其中：所述第一光纤放大器包括双程放大器，所述双程放大器包括：环行器；掺铒或掺铒/镱增益光纤，其包括第一端和第二端，其中所述第一端耦合到所述环行器；以及光纤布拉格光栅(FBG)，其耦合到所述增益光纤的所述第二端，其中所述FBG被配置成反射对应于所述激光系统的一个或多个工作波长的光并透射或衰减远离所反射的波长的光；以及所述第二光纤放大器包括升压放大器，所述升压放大器包括双包层增益光纤，所述双包层增益光纤包括铒掺杂剂或铒和镱掺杂剂。38.如权利要求20所述的激光系统，其中：所述第一光纤放大器包括第一单程放大器，所述第一单程放大器包括第一增益光纤，所述第一增益光纤包括铒掺杂剂或铒和镱掺杂剂；所述第二光纤放大器包括第二单程放大器，所述第二单程放大器包括第二增益光纤，所述第二增益光纤包括铒掺杂剂或铒和镱掺杂剂；以及所述激光系统还包括第三光纤放大器，其中所述第三放大器包括升压放大器，所述升压放大器包括双包层增益光纤，所述双包层增益光纤包括铒掺杂剂或铒和镱掺杂剂。39.如权利要求20所述的激光系统，其中：所述第一光纤放大器包括双程放大器，所述双程放大器包括：环行器；掺铒或掺铒/镱增益光纤，其包括第一端和第二端，其中所述第一端耦合到所述环行器；以及光纤布拉格光栅(FBG)，其耦合到所述增益光纤的所述第二端，其中所述FBG被配置成反射对应于所述激光系统的一个或多个工作波长的光并透射或衰减远离所反射的波长的光；所述第二光纤放大器包括单程放大器，所述单程放大器包括掺铒或掺铒/镱增益光纤；以及所述激光系统还包括第三光纤放大器，其中所述第三放大器包括升压放大器，所述升压放大器包括双包层增益光纤，所述双包层增益光纤包括铒掺杂剂或铒和镱掺杂剂。40.如权利要求20所述的激光系统，其中所述第二光纤放大器包括升压放大器，所述升压放大器包括双包层增益光纤，所述双包层增益光纤包括铒掺杂剂或铒和镱掺杂剂。41.如权利要求40所述的激光系统，其中所述升压放大器还包括包层模剥离器。42.如权利要求20所述的激光系统，其中所述种子激光器、所述第一放大器、所述第一光滤波器和所述第二放大器一起封装在单个壳体内。43.如权利要求20所述的激光系统，其中所述激光系统还包括被配置成从所述第二放大器接收所述输出脉冲并将所述输出脉冲放大第三放大器增益的第三光纤放大器，其中所述第三放大器包括升压放大器，所述升压放大器包括双包层增益光纤，所述双包层增益光纤包括铒...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·维尔纳夫，J·M·艾兴霍尔兹，A·K·拉塞尔，S·R·坎贝尔，R·W·克艾，J·G·拉沙佩勒，M·D·韦德，L·A·马丁，
申请(专利权)人：卢米诺技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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