激光雷达制造技术

本申请公开了一种激光雷达，包括：脉冲激光发射模块，分束单元，扫描模块和接收模块；脉冲激光发射模块发射包括至少一个波长脉冲激光的初始脉冲激光束；分束单元用于将初始脉冲激光束分为至少一束入射激光束，并传输至扫描模块；扫描模块用于将至少一束入射激光束反射至激光雷达之外的空间中；接收模块包括光电信号转换单元与波长非线性变换单元，其中波长非线性变换单元用于将由入射激光束经空间中的待测目标反射而生成的回波激光束调整至与光电信号转换单元匹配的波长的待处理激光束；光电信号转换单元接收经波长非线性变换单元调整后的待处理激光束并根据待处理激光束生成电信号。改善了激光雷达的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达
本申请涉及激光探测领域，尤其涉及激光雷达。
技术介绍
激光雷达通过发射和接收激光光束，分析激光光束遇到探测目标后的折返时间，计算出探测目标与激光雷达所在地(比如车辆、低空飞行直升机、固定探测设备等)的相对距离，并收集探测目标表面大量密集的点的三维坐标、反射率等信息，复建出探测目标的三维模型。
技术实现思路
本申请提供了一种激光雷达，通过使用脉冲激光发射模块出射的入射激光束进行物体检测，对待测目标返回的回波激光束进行和频处理，将回波激光束的波长调整至光电信号转换单元匹配的波长，从而入射激光束与由回波激光束转换至的携带了待测目标的信息的待处理激光束的波长不同，可以选择对人眼安全度较高的激光束为入射激光束，再将回波激光束通过和频调整至光电信号转换单元易于处理的波长的待处理激光束，从而改善激光雷达的灵敏度。本申请实施例提供了一种激光雷达，脉冲激光发射模块，分束单元，扫描模块和接收模块；所述脉冲激光发射模块发射包括至少一个波长脉冲激光的初始脉冲激光束；所述分束单元用于将所述初始脉冲激光束分为至少一束入射激光束，并传输至所述扫描模块；所述扫描模块用于将所述至少一束入射激光束反射至所述激光雷达之外的空间中；所述接收模块包括光电信号转换单元与波长非线性变换单元，其中所述波长非线性变换单元用于将所述回波激光束调整至与所述光电信号转换单元匹配的波长的待处理激光束；所述光电信号转换单元接收经所述波长非线性变换单元调整后的待处理激光束并根据所述待处理激光束生成电信号。本申请实施例提供的激光雷达，通过使用脉冲激光发射模块出射的入射激光束进行物体检测，对待测目标返回的回波激光束进行和频处理，将回波激光束的波长调整至光电信号转换单元匹配的波长，从而入射激光束与由回波激光束转换至的携带了待测目标的信息的待处理激光束的波长不同，可以选择对人眼安全度较高的激光束为入射激光束，再将回波激光束通过和频调整至光电信号转换单元易于处理的波长的待处理激光束，从而达到了改善激光雷达的灵敏度的目的。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本申请实施例提供的激光雷达的一个示意性结构图；图2为本申请实施例提供的激光雷达的另一个示意性结构图；图3为本申请实施例提供的激光雷达的又一个示意性结构图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。实现长距离探测一直是车载雷达追求的目标。经过近几年的发展，目前，基于雪崩二极管(Avalanchephotodiodes，APD)的探测器的车载雷达的探测距离能达到200米@10％反射率。但由于受到发射端人眼安全的限制，接收端收光孔径的设计局限，现阶段系统优化基本已到极致，难以有更大的距离性能的突破。为了使激光可以测量更远距离内的待测物体，通常的做法是(1)进一步提升发射功率。缺点：功耗提升，人眼安全有风险。(2)扩大接收孔径。缺点：相应的扫描机构尺寸增加，机械可靠性降低。为了改善上述问题，本申请提出了以下方案，实现了在不提升功耗或扫描机构尺寸的前提下，实现了较好的远距离探测效果。车载激光雷达常用的工作波长主要集中在905nm和1550nm，这主要由于这两个波段上已经成熟的半导体工艺技术以及人眼安全问题的考量。请结合图1，图1示出了提供的激光雷达的一个示意性结构图。如图1所示，激光雷达100包括脉冲激光发射模块11，分束单元，扫描模块13和接收模块。上述脉冲激光发射模块11可以包括产生脉冲的脉冲激光源111，以及脉冲激光放大器112。这里的脉冲激光源发出的激光可以包括各种波长的脉冲激光源。脉冲激光放大器112可以是掺铒光纤放大器。本实施例中，脉冲激光发射模块11可以发射单波长脉冲激光的初始脉冲激光束。分束单元用于将初始脉冲激光束的一个波长的入射激光束反射至扫描模块13。扫描模块13用于将入射激光束反射至激光雷达之外的空间中。在上述空间中，入射激光束以一定角度照射到待测目标上。待测目标会将入射到其表面的部分入射激光束进行反射，从而产生回波激光束。在一些应用场景中，扫描模块13可以用于接收入射激光束经空间中的待测目标反射后的回波激光束，例如扫描模块13可以是振镜、微振镜、摆镜或者转镜；在另一些应用场景中，扫描模块13也可以通过机械旋转的方式实现扫描，例如以上发射接收模块置于机械激光雷达的结构上，通过电机实现旋转。接收模块包括光电信号转换单元142与波长非线性变换单元。波长非线性变换单元用于将由入射激光束经空间中的待测目标反射而生成的回波激光束调整至与光电信号转换单元142匹配的波长的待处理激光束。光电信号转换单元142接收经波长非线性变换单元调整后的待处理激光束，并根据待处理激光束生成电信号。在一些应用场景中，光电信号转换单元142还可以将上述电信号进行放大。上述波长非线性变换单元可以包括泵浦激光器143、合束单元144和用于波长变换的非线性光学器件141。这里的泵浦激光器143可以用于产生待和频激光束。待和频激光束的波长可以用于和上述回波激光束的波长进行和频，并通过上述和频将上述回波激光束的波长非线性变换至与光电信号转换单元匹配的待处理激光束所对应的波长。所述待和频脉冲激光束可以包括至少一个波长的激光。需要说明的是，本申请中涉及到的待和频激光束与回波激光束进行和频，需要待和频激光与回波激光满足相位匹配条件。合束单元144用于将上述待和频激光束与所述回波激光束进行合束。非线性光学器件141可以将合束后的回波激光束与待和频脉冲激光束进行和频，将回波激光束的波长调整至与光电信号转换单元匹配的待处理激光束。这里的合束单元可以是波分复用器(WavelengthDivisionMultiplexing，WDM)。非线性光学器件可以是利用非线性光学晶体做成的光学器件。非线性光学器件主要利用非线性晶体对射入其中的激光进行倍频、和频、差频等非线性过程，可以得到波长与入射光波长不同的激光，从而达到光频率变换的目的。形成非线性光学器件的材料可以是氧化物晶体，如磷酸二氢钾(KDP)、磷酸二氘钾(KD*P)、磷酸二氢铵(ADP)、碘酸锂、铌酸锂等。这里的铌酸锂可以是周期极化铌酸锂(PPLN)。此外，在扫描模块13与非线性变换单元之间还可以设置环形器152。另外在环形器152和扫描模块之间设置准直器151。在环形器152与非线性变换单元之间设置滤波片149。需要说明的是，上述环形器还可以是任何可以分光的器件，例如半透半反镜、小孔反射镜等。入射激光束可以经过环形器进入准直器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达，其特征在于，包括：脉冲激光发射模块，分束单元，扫描模块和接收模块；/n所述脉冲激光发射模块发射包括至少一个波长脉冲激光的初始脉冲激光束；/n所述分束单元用于将所述初始脉冲激光束分为至少一束入射激光束，并传输至所述扫描模块；所述扫描模块用于将所述至少一束入射激光束反射至所述激光雷达之外的空间中；/n所述接收模块包括光电信号转换单元与波长非线性变换单元，其中所述波长非线性变换单元用于将由入射激光束经所述空间中的待测目标反射而生成的回波激光束调整至与所述光电信号转换单元匹配的波长的待处理激光束；所述光电信号转换单元接收经所述波长非线性变换单元调整后的待处理激光束并根据所述待处理激光束生成电信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达，其特征在于，包括：脉冲激光发射模块，分束单元，扫描模块和接收模块；
所述脉冲激光发射模块发射包括至少一个波长脉冲激光的初始脉冲激光束；
所述分束单元用于将所述初始脉冲激光束分为至少一束入射激光束，并传输至所述扫描模块；所述扫描模块用于将所述至少一束入射激光束反射至所述激光雷达之外的空间中；
所述接收模块包括光电信号转换单元与波长非线性变换单元，其中所述波长非线性变换单元用于将由入射激光束经所述空间中的待测目标反射而生成的回波激光束调整至与所述光电信号转换单元匹配的波长的待处理激光束；所述光电信号转换单元接收经所述波长非线性变换单元调整后的待处理激光束并根据所述待处理激光束生成电信号。


2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述波长非线性变换单元包括泵浦激光器、合束单元和用于波长变换的非线性光学器件；其中
所述泵浦激光器用于产生用于将所述初始脉冲激光束所对应的各波长激光非线性变换至所述待处理激光束所对应的各波长激光的待和频脉冲激光束，所述待和频脉冲激光束包括至少一个波长的激光；
所述合束单元用于将所述待和频脉冲激光束与所述回波激光束进行合束；
所述非线性光学器件将合束后的所述回波激光束与所述待和频脉冲激光束进行和频，将回波激光束的波长调整至与光电信号转换单元匹配的待处理激光束。


3.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述初始脉冲激光束中激光的波长至少为两个波长，所述激光雷达还包括设置在扫描模块与所述合束单元之间的准直器与环形器；以及
所述分束单元用于将所述初始脉冲激光束分为波长各不相同的至少两束入射激光束，并将所述至少两束入射激光束传输至所述扫描模块；
所述扫描模块用于将所述至少两束入射激光束反射至所述激光雷达之外的空间中，入射激光束经所述空间中的待测目标反射而生成回波激光束；
每一束回波激光束经所述扫描模块反射后通过一个准直器入射环形器，并由该环形器将该束回波激光束导引至一合束单元；
所述合束单元用于将所述至少两束回波激光束与所述待和频脉冲激光束合束。


4.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述初始脉冲激光束的波长为一个，所述激光雷达还包括设置在扫描模块与所述合束单元之间的准直器与环形器；以及
所述分束单元用于将所述初始脉冲激光束分为波长相同的至少两束入射激光束，并将所述至少两束入射激光束传输至所述扫描模块；
所述扫描模块用于将所述至少两束入射激光束反射至所述激光雷达之外的空间中，入射激光束经所述空间中的待测目标反射而生成回波激光束；
所述每一束回波激光束经所述扫描模块反射后通过准直器入射至环形器，并由该环形器将该束回波激光束导引至一合束...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘政清，向少卿，
申请(专利权)人：上海禾赛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31