激光雷达及可移动设备制造技术

本申请实施例公开了一种激光雷达及可移动设备，激光雷达包括第一光芯片、光放大模组及第一光电探测模组，第一光芯片包括至少一个收发波导模组，收发波导模组包括发射波导模块及多个接收波导，光放大模组与第一收发波导模组对应，光放大模组用于接收至少一接收波导输出的回波光并进行放大，以输出放大后的回波光；第一光电探测模组与第一收发波导模组对应，第一光电探测模组包括第一光电探测模块，第一光电探测模块用于接收本振光以及经由光放大模组输出的放大后的回波光。本申请实施例于第一光电探测模块接收的回波光的光路上设置光放大模组，可以起到提升激光雷达的信噪比的效果，进而能够提升第一光电探测模块的测距性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达及可移动设备


[0001]本申请涉及激光探测设备
，尤其涉及一种激光雷达及可移动设备。

技术介绍

[0002]激光雷达是以发射激光光束来探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是先向目标发射探测光，然后将接收到的从目标反射回来的回波光与本振光进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，例如、目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。
[0003]其中，调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)激光雷达采用相干接收的方式，在接收端通过信号光与本振光进行平衡探测的方式，可以有效地减少外界环境光对激光雷达性能的干扰，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，因此被认为是下一代主流的激光雷达技术。
[0004]相关技术中，FMCW激光雷达若要提高测距能力，需要增大接收口径、提高发射功率或者提升接收效率。然而，接收口径增大会导致整机尺寸的增加、发射功率提高不利于系统集成、接收效率提升也依赖于设计，在一定的系统架构下很难优化。因此如何从新的角度入手，针对系统架构需求，灵活提升系统的信噪比，从而提升FMCW激光雷达的测距能力和整体性能，是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种激光雷达及可移动设备，用于改善相关技术中通过增大接收口径、提高发射功率或者提升接收效率的方式提升FMCW激光雷达的测距能力时存在一定的难度的问题。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种激光雷达，包括：第一光芯片，包括第一包层与至少一个收发波导模组，所述收发波导模组嵌设于所述第一包层，所述至少一个收发波导模组包括第一收发波导模组，所述收发波导模组包括发射波导模块及多个接收波导，所述发射波导模块沿第一方向延伸，所述发射波导模块用于传输探测光并输出，以探测目标物体，所述第一方向垂直于所述第一光芯片的厚度方向，沿所述厚度方向观察，各所述接收波导与所述发射波导模块沿第二方向间隔排布，各所述接收波导位于所述发射波导模块的同一侧，所述接收波导用于接收回波光，所述回波光由所述目标物体反射所述探测光形成，所述第二方向分别与所述厚度方向及所述第一方向垂直；光放大模组，与所述第一收发波导模组对应，用于接收至少一所述接收波导输出的回波光并进行放大，以输出放大后的回波光；以及第一光电探测模组，与所述第一收发波导模组对应，包括第一光电探测模块，所述第一光电探测模块用于接收本振光以及经由所述光放大模组输出的放大后的回波光。
[0007]第二方面，本申请实施例提供了一种可移动设备，包括上述的激光雷达。
[0008]本申请的激光雷达及可移动设备，于第一光电探测模块接收的回波光的光路上设置光放大模组，可以起到提升激光雷达的信噪比的效果，进而能够提升第一光电探测模块的测距性能。
附图说明
[0009]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。
[0010]图1是本申请第一种实施例提供的激光雷达的示意图；图2是本申请第二种实施例提供的激光雷达的示意图；图3是本申请第三种实施例提供的激光雷达的示意图；图4是本申请第四种实施例提供的激光雷达的示意图；图5是本申请第五种实施例提供的激光雷达的示意图；图6是本申请第六种实施例提供的激光雷达的示意图；图7是本申请第七种实施例提供的激光雷达的示意图；图8是本申请第八种实施例提供的激光雷达的示意图；图9是本申请实施例提供的可移动设备的示意图。
[0011]附图标记说明：1、激光雷达；2、可移动设备；10、第一光芯片；11、第一包层；12、收发波导模组；12a、第一收发波导模组；12b、第二收发波导模组；121、发射波导模块；1211、发射波导；122、接收波导；1221、第一接收波导；1222、第二接收波导；1223、第三接收波导；13、端面耦合器；14、第一模斑转换器；15、第二模斑转换器；20、光放大模组；21、第一光放大器；22、第二光放大器；23、合束器；24、光放大器；30、第一光电探测模组；31、第一光电探测模块；311、第一光电探测单元；312、第二光电探测单元；313、光电探测单元；32、第二光电探测模块；40、第二光电探测模组；41、第三光电探测模块；51、光源模组；52、光分束模组；521、第一光分束模块；522、第二光分束模块；53、光放大芯片；60、第二光芯片；61、第二包层；62、端面耦合器；63、端面耦合器；70、透镜模组；80、扫描模组；90、信号处理模组；x、第一方向；y、第二方向。
具体实施方式
[0012]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。
[0013]下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0014]本申请实施例提供了一种激光雷达，该激光雷达中探测器接收的回波光的光路上设置有光放大器，以此提升激光雷达的信噪比，提升激光雷达的测距能力和整体性能。
[0015]其中，于探测器接收的回波光的光路上设置光放大器，可以达到提升激光雷达的信噪比的效果的具体分析如下：激光雷达满足以下条件式（1）：（1）条件式（1）中，SNR
sn
‑
limited
为探测器接收的本振光引入的散粒噪声受限的信噪比，为探测器接收的本振光引入的散粒噪声光电流的平方，为回波光电流的平方，R为探测器响应度，P
L
为本振光功率，P
S
为回波光功率，e为电子电荷量，B为有效带宽。由条件式（1）可以得知，在激光雷达的整个系统物理链路固定后，即，探测器响应度R、电子电荷量e及有效带宽B固定后，系统的信噪比SNR
sn
‑
limited
只与回波光功率P
S
有关。
[0016]而对微弱的回波光进行放大后，会引入（Amplifier Spontaneous Emission，ASE）噪声，由于ASE光电流和本振光引入的散粒噪声光电流无光，因此，激光雷达的总的噪声电流平方值满足以下条件式（2）：（2）条件式（2）中，S
ASE
为光功率谱密度。
[0017]激光雷达还满足以下条件式（3）：（3）条件式（3）中，η为探测器的量子效率。将条件式（2）和条件式（3）进行整合之后，可以得到以下条件式（4）：（4）对于光放大器而言，其增益值G远大于1，且自发辐射因子n
sp
趋近于1，因此条件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达，其特征在于，包括：第一光芯片，包括第一包层与至少一个收发波导模组，所述收发波导模组嵌设于所述第一包层，所述至少一个收发波导模组包括第一收发波导模组，所述收发波导模组包括发射波导模块及多个接收波导，所述发射波导模块沿第一方向延伸，所述发射波导模块用于传输探测光并输出，以探测目标物体，所述第一方向垂直于所述第一光芯片的厚度方向，沿所述厚度方向观察，各所述接收波导与所述发射波导模块沿第二方向间隔排布，各所述接收波导位于所述发射波导模块的同一侧，所述接收波导用于接收回波光，所述回波光由所述目标物体反射所述探测光形成，所述第二方向分别与所述厚度方向及所述第一方向垂直；光放大模组，与所述第一收发波导模组对应，用于接收至少一所述接收波导输出的回波光并进行放大，以输出放大后的回波光；以及第一光电探测模组，与所述第一收发波导模组对应，包括第一光电探测模块，所述第一光电探测模块用于接收本振光以及经由所述光放大模组输出的放大后的回波光。2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述第一收发波导模组的多个接收波导包括第一接收波导；所述光放大模组包括第一光放大器，所述第一光放大器用于接收所述第一接收波导输出的回波光，以输出放大后的回波光；所述第一光电探测模块包括第一光电探测单元，所述第一光电探测单元用于接收本振光及经由所述第一光放大器输出的放大后的回波光。3.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述第一收发波导模组的多个接收波导还包括第二接收波导，所述第二接收波导设于所述发射波导模块与所述第一接收波导之间；所述第一光电探测模组还包括第二光电探测模块，所述第二光电探测模块用于接收本振光以及经由所述第二接收波导输出的回波光，所述第二接收波导与所述第二光电探测模块之间未设有所述光放大模组。4.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述第一收发波导模组的多个接收波导包括位于所述发射波导模块与所述第一接收波导之间的第三接收波导；所述光放大模组包括第二光放大器及合束器，所述合束器具有多个输入端，所述合束器的每一所述输入端分别用于接收一所述第三接收波导输出的回波光，所述第二光放大器用于接收所述合束器输出的回波光并进行放大，以输出放大后的回波光；所述第一光电探测模块包括第二光电探测单元，所述第二光电探...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱琳，汪敬，
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：