一种激光雷达发射装置及激光雷达制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种激光雷达发射装置及激光雷达，该装置包括：激光发射单元、光纤耦合单元、光合束单元、准直单元、扫描单元和控制单元；激光发射单元用于产生2

A Laser Radar Launcher and Laser Radar

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达发射装置及激光雷达
本技术涉及激光雷达领域，具体涉及一种用于激光雷达的发射装置及激光雷达。
技术介绍
面向无人驾驶领域的车载激光雷达要求大视场、高分辨率、高扫描帧率，对于脉冲式的扫描激光雷达，在不牺牲扫描帧率的前提下，增大分辨率，需要提高激光发射重复频率，也就是说尽可能缩短相邻两个光脉冲间隔时间。特别是对于半导体激光器等一些类型的光发射器，由于发热等问题，难以在保持稳定大功率输出的同时达到1Mhz以上的重复频率，这在一定程度上限制了雷达扫描分辨率的进一步提升。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种激光雷达发射装置，能够有效地增大发射激光的重复频率，提高激光雷达系统的扫描分辨率。本技术其技术问题通过以下技术方案实现：提供了一种激光雷达发射装置，包括：激光发射单元，包括2N-M个激光发射子单元，用于产生2N-M路激光，N为正整数。进一步地，所述2N-M个激光发射子单元为2N-M个发射波长相同的激光器；进一步的，所述2N-M个激光发射子单元还包括2N-M个驱动电路。光纤耦合单元，包括2N-M个光纤耦合子单元，分别对应并连接所述2N-M个激光发射子单元，用于将激光发射单元的输出耦合进光纤。光合束单元，包括不少于2N-M-1个光合束子单元，每个光合束子单元包括两个输入端和一个输出端，且工作波长和所述发射单元所用激光器的波长一致。进一步地，所述不少于2N-M-1个光合束子单元，作为所述光纤耦合单元的后及光路，共分为N级，第n级数量不少于L个，L＝2n-1-[(M+2N-n)/2N-n+1]，其中n为不大于N的正整数，符号[]代表取整，采用逐级连接的方式，用于将已经耦合进光纤的所述2N-M路激光进一步耦合成为一路激光；进一步地，所述逐级连接的方式为：所述第n+1级的光合束子单元，按顺序每两个一组，其输出与所述第n级的光合束子单元的输入按顺序连接。可选的，所述激光雷达发射装置还包括：准直单元，与所述光合束单元的输出端连接，用于将光纤内的激光准直输出成为空间光束。扫描单元，位于准直单元后端，用于在二维方向上改变所述空间光束的出射角度。进一步地，所述扫描单元包括MEMS振镜。控制单元，用于对所述2N-M个激光发射子单元进行时序控制以及对扫描单元的控制。进一步地，控制单元通过时序控制的方式驱动所述2N-M路激光发射子单元按顺序依次发光。按照光传输过程，整套装置的工作流程为：首先将来自2N-M路发射子单元的激光分别耦合进2N-M路光纤中，再通过逐级合束的方式，经过N级合束后将2N-M路光纤耦合为一路光纤，进而对该路光纤准直输出，最后经扫描单元改变光束方向后完成光发射过程。另一方面，在所述装置的基础上，进一步地，所述的控制单元对激光发射单元的具体控制方式为：采用时分复用的思想，控制单元输出2N-M路控制信号，分别用于控制对应2N-M路激光发射子单元的驱动电路，同时第i+1路驱动信号较第i路信号在时间上有一定延时时间τ，且延迟时间τ应该不小于第i路激光发射单元输出的激光脉冲的脉宽T。通过所述控制方式能够实现在第1级的光合束子单元输出端得到高重频的光脉冲，即提高了发射重频。进一步地，若所述2N-M路激光发射子单元的激光器特性一致、且每路均以相同的脉宽、相同的固定重复频率驱动，则当N值较小情况下，输出的光发射重频是每路的2N-M倍。进一步地，本技术还提供了一种激光雷达，其特征在于包括上述所述的任意一项激光雷达发射装置。本技术的优点和有益效果为：1.采用多个激光发射单元，利用时分复用的方式，极大的提高了脉冲式激光雷达的发射重频，提高了雷达的扫描分辨率。2.对多个光源用多级光合束的形式耦合至一路输出，一方面能获得较高的耦合效率，同时也不会对准直和扫描过程带来影响。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1为本技术一种激光雷法发射装置的结构示意框图；图2为本技术一种激光雷法发射装置单元实例示意图；具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本技术实施例做进一步详细说明。在此，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，但并不作为对本技术的限定。图1示出了本技术实施例提供的激光雷达发射装置的结构示意图，如图1所示，本实施例的一种激光雷达发射装置，包括：激光发射单元101、光纤耦合单元102、光合束单元103、准直单元104、扫描单元105和控制单元106。激光发射单元101，共包括2N-M个激光发射子单元102，对应2N-M组激光器及驱动电路，用于产生特定时序的激光脉冲，本行业人员可以容易想到用2N-M路相同的激光器及驱动电路；鉴于后级的耦合光纤具有波长选择性，因此建议本行业人员选用波长一致的激光器，以保证较高的光传输效率。光纤耦合单元103，共包括2N-M个光纤耦合子单元104，目的是为了将每个激光发射子单元101的输出激光能量耦合进入特定的光纤中，便于后续的光纤耦合；该单元的具体实施例选择取决于所采用的激光发射子单元102中激光器特征，包括激光器种类、波长、模式等；具体的，每个光纤耦合子单元104的实施例一般选用光纤耦合器，其具体结构是封装在金属套筒中的单片或一组聚焦透镜，亦或是一个渐变折射率的自聚焦格林透镜，耦合光纤端面位于透镜焦点位置，且与透镜组共轴，本行业人员可以容易想到结合激光发射子单元102特点，独立设计光纤耦合子单元104，以优化能量耦合效率。光合束单元105，该单元共包括至少2N-M-1个相同的光合束子单元106，共分为N级，第n级数量不少于L个，L＝2n-1-[(M+2N-n)/2N-n+1]，其中n为不大于N的正整数，符号[]代表取整，每个光合束子单元要求具有两个输入端口和一个输出端口，用于将该光合数子单元106对应的上一级的两个光合束子单元输出进一步耦合为一路输出，实现逐级连接。值得注意的是，为了能够明确表述第n级的光合束子单元数量，在图1中级数n值的大小从左至右呈依次减小，即光合束单元的最左边一列为第N级，最右边为第1级。具体的，每个光合束子单元106应选用光纤耦合器件，值得注意的是，该光纤耦合器件应区别于所述光纤耦合单元103实施例采用的光纤耦合器，此器件作用是将多路光纤进行耦合，得到一路合束或特定能量比的多路分束输出，其具体光耦合方式根据光束模式、偏振特点，包括熔融耦合、偏振耦合等，但不限于所述的几种形式；同时要求光纤耦合器件至少包括两个输入端和一个输出端。准直单元107，用于对第1级光纤输出的光束进行空间准直，本行业人员很容易想到利用单片透镜或多片透镜组成的透镜组实现，并根据光纤合光束的特征优化镜组参数，达到合适的准直效果。扫描单元108，包括MEMS振镜及驱动电路，原则上，所述准直单元107镜组的光轴应该与MEMS振镜的镜面中心始终位于统一直线上，本行业人员可自行设计MEMS振镜的空间位置，及扫描形式，以得到任意的扫描视场特征。控制单元109，用于产生控制2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达发射装置，其特征在于，包括：激光发射单元、光纤耦合单元、光合束单元、准直单元、扫描单元和控制单元；所述激光发射单元，包括2

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达发射装置，其特征在于，包括：激光发射单元、光纤耦合单元、光合束单元、准直单元、扫描单元和控制单元；所述激光发射单元，包括2N-M个激光发射子单元，用于产生2N-M路激光，其中N为整数且N＞1，M为整数且0≤M＜2N-1；所述光纤耦合单元，包括2N-M个光纤耦合子单元，分别对应并连接所述2N-M个激光发射单元，用于将激光发射单元的输出耦合进光纤；所述光合束单元，作为所述光纤耦合单元的后级光路，包括不少于2N-M-1个光合束子单元，共分为N级，第n级数量不少于L个，L＝2n-1-[(M+2N-n)/2N-n+1]，其中n为不大于N的正整数，符号[]代表取整，采用逐级连接的方式，用于将已经耦合进光纤的所述2N-M路激光进一步耦合成为一路激光；所述准直单元，与所述光合束单元的输出端连接，用于将光纤内的激光准直输出成为空间光束；所述扫描单元，位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，屈志巍，徐洋，冯铁，
申请(专利权)人：北京万集科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11