本申请公开了一种调频连续波激光雷达及自动驾驶设备。调频连续波激光雷达包括调频光源、导光模块、硅光芯片和收发模块；光源模块用于发射调频连续波激光束；硅光芯片包括分光模块、发射模块、耦合模块和接收模块，分光模块接收耦合进入硅光芯片的激光束，并分为探测光和本振光，探测光通过发射模块向外出射，本振光进入接收模块，耦合模块接收目标物反射的回波光并送至接收模块，接收模块用于接收本振光和回波光；导光镜组用于接收并准直发射模块输出的探测光，还用于接收并将回波光汇聚至耦合模块。本申请调频连续波激光雷达系统架构简单，扫描盲区低。扫描盲区低。扫描盲区低。
【技术实现步骤摘要】
调频连续波激光雷达及自动驾驶设备
[0001]本申请涉及雷达
，尤其涉及一种调频连续波激光雷达及自动驾驶设备。
技术介绍
[0002]激光雷达是广泛用于自动驾驶场景中的核心传感器之一，可以用于收集外部环境的三维信息。激光雷达按照探测原理，主要可以分成飞行时间（Time of Flight，ToF）和调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)这两种激光雷达。FMCW激光雷达采用相干探测的方式，在接收模块通过本振光与目标物反射回的信号光相干拍频后解算得到探测结果，可以有效地减少外界环境光干扰，提升激光雷达测距性能。同时，FMCW激光雷达在提供了空间坐标信息以外，还可以额外提供测速信息。
[0003]FMCW激光雷达通常采用光环形器等大型光学器件进行分光，光路设计复杂、难以集成小型化；不采用分光装置直接接收，发射端和接收端间隔距离较远，导致激光雷达的接收效率低、探测盲区大。
技术实现思路
[0004]本申请实施例提供调频连续波激光雷达及自动驾驶设备，能够解决调频连续波激光雷达光路设计复杂且扫描盲区较大的问题。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种调频连续波激光雷达，包括：光源模块，用于发射调频连续波激光束；硅光芯片，包括分光模块、发射模块、耦合模块和接收模块，所述分光模块接收耦合进入所述硅光芯片的所述激光束，并分为探测光和本振光，所述探测光通过所述发射模块向外出射，所述本振光进入所述接收模块，所述耦合模块接收目标物反射的回波光并送至所述接收模块，所述接收模块用于接收所述本振光和所述回波光；及导光镜组，用于接收并准直所述发射模块输出的所述探测光，还用于接收并将所述回波光汇聚至所述耦合模块。
[0006]在一些示例性的实施例中，所述发射模块包括发射波导，所述耦合模块包括至少一个接收波导，所述发射波导和所述接收波导邻近所述导光镜组的主光轴设置。
[0007]在一些示例性的实施例中，所述发射波导朝向所述导光镜组的一端为第一发射端面，所述接收波导朝向所述导光镜组的一端为第一接收端面；所述第一发射端面和所述第一接收端面设置于所述导光镜组的焦平面上。
[0008]在一些示例性的实施例中，所述发射波导的发射模场尺寸与所述接收波导的接收模场尺寸相等或相差预设范围，所述发射波导和所述接收波导共用所述导光镜组。
[0009]在一些示例性的实施例中，所述调频连续波激光雷达还包括：第一放大模块，对应所述发射模块设置，所述第一放大模块用于接收所述发射模块发射的所述探测光，并将所述探测光放大形成第一放大光后射出；辅助镜组，对应所述第一放大模块设置，所述辅助镜组用于接收所述第一放大光
并改变所述第一放大光的光路方向，使所述第一放大光射向所述导光镜组的中心。
[0010]在一些示例性的实施例中，所述耦合模块包括M个接收波导，M为大于等于2的整数，所述耦合模块还包括：合束模块，所述合束模块包括至少一个的多端口耦合器，所述多端口耦合器具有N个第一接入端口和一个第一输出端口，N为大于等于2的整数，所述多端口耦合器的至少两个所述第一接入端口与所述接收波导一一连接，以使所述接收波导传输的所述回波光由所述第一接入端口进入所述多端口耦合器，并合束后经所述第一输出端口输出至所述接收模块。
[0011]在一些示例性的实施例中，所述合束模块还包括至少一个直通波导，所述直通波导具有一个第二接入端口和一个第二输出端口，所述第二接入端口与所述接收波导连接，所述第二输出端口与所述接收模块连接，以使所述接收波导传输的所述回波光经过所述直通波导传输至所述接收模块。
[0012]在一些示例性的实施例中，所述第一接入端口的数量和所述第二接入端口的数量之和与所述接收波导的数量相等。
[0013]在一些示例性的实施例中，所述发射波导和所述接收波导沿平行于所述硅光芯片表面的方向依次排列，靠近所述发射波导一侧的所述接收波导与至少一个所述多端口耦合器连接，远离所述发射波导一侧的所述接收波导与至少一个所述直通波导连接。
[0014]在一些示例性的实施例中，所述接收模块包括：偏振分束转换器，所述偏振分束转换器用于接收所述耦合模块传输的所述回波光并将所述回波光分为两束不同偏振态的偏振回波光；多个光混频器，每两个所述光混频器与同一个所述偏振分束转换器连接，各所述光混频器用于接收所述偏振分束转换器输出的所述偏振回波光，还用于接收所述本振光，并将接收到的所述偏振回波光与所述本振光混频得到混频光；第一平衡探测器，与所述光混频器连接，以接收所述混频光进行探测。
[0015]在一些示例性的实施例中，所述调频连续波激光雷达还包括：封装壳体，所述光源模块和所述硅光芯片均设于所述封装壳体的内部空间，所述封装壳体具有供所述探测光穿过的第一通道，还具有供所述回波光穿过的第二通道。
[0016]第二方面，本申请实施例提供一种自动驾驶设备，包括自动驾驶主体以及如上所述的调频连续波激光雷达，所述调频连续波激光雷达安装于所述自动驾驶主体。
[0017]基于本申请实施例的调频连续波激光雷达及自动驾驶设备，通过将发射模块和耦合模块集成在同一个硅光芯片上，使硅光芯片兼具发射光线和接收光线的功能，以便调频连续波激光雷达实现离轴收发功能。还能够使发射模块和耦合模块间距较小，提高发射模块的发射视场和耦合模块接收视场的重叠度，降低扫描盲区的覆盖面积，即使在调频连续波激光雷达安装于自动驾驶设备处于离地面较高的位置时，调频连续波激光雷达依然能够具有较低的扫描盲区。另外，将发射模块和耦合模块集成在同一个硅光芯片上，并通过设置导光镜组调整光线出入硅光芯片的方向，不再需要体积大、成本昂贵的大型光学器件，能够有效缩小整个调频连续波激光雷达的体积。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。
[0019]图1为本申请一种实施例的调频连续波激光雷达的系统架构示意图；图2为本申请一种实施例的调频连续波激光雷达的结构示意图；图3为本申请一种实施例的发射模块的发射视角与接收模块的接收视角示意图；图4为本申请一种实施例的接收模块通过多端口耦合器与偏振分束转换器连接的结构示意图；图5为本申请一种实施例的部分波导阵列与多端口耦合器连接的结构示意图；图6为本申请一种实施例的接收模块通过星形耦合器与偏振分束转换器连接的结构示意图；图7为本申请一种实施例的接收模块通过多模干涉耦合器与偏振分束转换器连接的结构示意图；图8为本申请一种实施例的导光模块包括进光放大器的结构示意图。
[0020]附图标记：10、调频连续波激光雷达；200、光源模块；210、准直透镜；220、隔离器；230、第一导光镜；240、进光放大器；250、第二导光镜；260、调频光源；300、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种调频连续波激光雷达，其特征在于，包括：光源模块，用于发射调频连续波激光束；硅光芯片，包括分光模块、发射模块、耦合模块和接收模块，所述分光模块接收耦合进入所述硅光芯片的所述激光束，并分为探测光和本振光，所述探测光通过所述发射模块向外出射，所述本振光进入所述接收模块，所述耦合模块接收目标物反射的回波光并送至所述接收模块，所述接收模块用于接收所述本振光和所述回波光；及导光镜组，用于接收并准直所述发射模块输出的所述探测光，还用于接收并将所述回波光汇聚至所述耦合模块。2.根据权利要求1所述的调频连续波激光雷达，其特征在于，所述发射模块包括发射波导，所述耦合模块包括至少一个接收波导，所述发射波导和所述接收波导邻近所述导光镜组的主光轴设置。3.根据权利要求2所述的调频连续波激光雷达，其特征在于，所述发射波导朝向所述导光镜组的一端为第一发射端面，所述接收波导朝向所述导光镜组的一端为第一接收端面；所述第一发射端面和所述第一接收端面设置于所述导光镜组的焦平面上。4.根据权利要求2所述的调频连续波激光雷达，其特征在于，所述发射波导的发射模场尺寸与所述接收波导的接收模场尺寸相等或相差预设范围，所述发射波导和所述接收波导共用所述导光镜组。5.根据权利要求2所述的调频连续波激光雷达，其特征在于，还包括：第一放大模块，对应所述发射模块设置，所述第一放大模块用于接收所述发射模块发射的所述探测光，并将所述探测光放大形成第一放大光后射出；辅助镜组，对应所述第一放大模块设置，所述辅助镜组用于接收所述第一放大光并改变所述第一放大光的光路方向，使所述第一放大光射向所述导光镜组的中心。6.根据权利要求2所述的调频连续波激光雷达，其特征在于，所述耦合模块包括M个接收波导，M为大于等于2的整数，所述耦合模块还包括：合束模块，所述合束模块包括至少一个的多端口耦合器，所述多端口耦合器具有N个第一接入端口和一个第一输出端口，N为大于等于2的整数，所述多端口耦合器的至少两个所述第一接入端口与所述接收波导一一连...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪敬，邱纯鑫，刘乐天，
申请(专利权)人：深圳市速腾聚创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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