面向自动驾驶激光雷达的多波长MOPA光纤激光器制造技术

本发明专利技术涉及一种面向自动驾驶激光雷达的多波长MOPA光纤激光器，其中，该光学激光器包括沿信号光传输方向依次连接的多波长种子源、第一隔离器、光纤放大链路、第二隔离器和波分复用器，多波长种子源用于产生稳定多波长种子信号光；第一隔离器的第一端与多波长种子源相连接，第一隔离器的第二端与光纤放大链路相连接，用于隔离光纤放大链路的后向回返光；第二隔离器用于过滤ASE噪声，并隔离输出端面返回光对光纤放大链路的破坏；波分复用器用于将放大的多波长信号光在频域和空域进行分离。采用了本发明专利技术的该多波长MOPA光纤激光器，具有结构简单、性价比高、输出波长多、信噪比高和温度敏感性低等优点，适用于多波长差分探测激光雷达。达。达。

【技术实现步骤摘要】
面向自动驾驶激光雷达的多波长MOPA光纤激光器


[0001]本专利技术涉及光纤激光器
，尤其涉及多波长MOPA光纤激光器，具体是指一种面向自动驾驶激光雷达的多波长MOPA光纤激光器。

技术介绍

[0002]随着自动驾驶技术革命的飞速发展，车规级光纤激光雷达市场需求持续旺盛。其中，1550nm单波长MOPA光纤激光器以其人眼安全、集成度高、成本低廉、探测距离远、抗干扰源性能出色以及性能可靠的技术优势，目前已广泛应用于汽车自动驾驶激光雷达系统。除上述优势之外，单波长光纤激光雷达在应用实践中仍客观存在一些技术局限性。
[0003]点云数量：单波长激光雷达则会因目标颜色、材质等原因造成点云数量稀少，场景感知失真。
[0004]抗干扰源：单波长激光雷达对环境条件的要求较高，对各类强干扰源(恶劣天气、多普勒效应和强光等因素)较为敏感，在特殊环境干扰下，导致点云数量稀少缺漏，探测精准度下降，无法应对复杂的驾驶环境和场景。
[0005]鉴于此，针对基于单色光纤激光器的激光雷达在探测视场、测速精度、点云数量和抗干扰源性能等方面面临技术局限性。多波长差分探测激光雷达可以提供更准确和更具有区分度的数据，并允许基于多波长实现多角度和高角分辨率的差分探测，因此，当需要更高精度的测距测速能力和更全面的环境感知性能，多波长差分探测激光雷达通常更适合用于自动驾驶，目前限制其普及推广的主要因素之一在于多波长光纤激光器较高的制造成本和复杂的结构。研发高性价比、超高信噪比，温度不敏感和高可靠性的多波长光纤激光器显得尤为重要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种结构紧凑可靠、成本低廉、高峰值功率和高信噪比的面向自动驾驶激光雷达的多波长MOPA光纤激光器。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的该面向自动驾驶激光雷达的多波长MOPA光纤激光器如下：
[0008]该面向自动驾驶激光雷达的多波长MOPA光纤激光器，其主要特点是，所述的光学激光器包括沿信号光传输方向依次连接的种子源、第一隔离器、光纤放大链路、第二隔离器和波分复用器，其中，
[0009]所述的多波长种子源用于产生稳定多波长种子信号光；
[0010]所述的第一隔离器的第一端与所述的多波长种子源相连接，所述的第一隔离器的第二端与所述的光纤放大链路相连接，用于隔离所述的光纤放大链路的后向回返光，以保护所述的多波长种子源；
[0011]所述的第二隔离器用于过滤ASE噪声，并隔离输出端面返回光对所述的光纤放大链路的破坏；以及
[0012]所述的波分复用器用于将放大的多波长信号光在频域和空域进行分离，以实现多个单波长信号光输出。
[0013]较佳地，所述的光纤放大链路为包括：泵浦源、光纤合束器、第一铒镱共掺光纤、双窗带通滤波器和第二铒镱共掺光纤构成的一级或二级光纤放大结构，且所述的种子源为双波长种子源；其中，所述的泵浦源与所述的光纤合束器相连接，所述的第一铒镱共掺光纤的第一端与所述的第一隔离器的第二端相连接，所述的第一铒镱共掺光纤的第二端与所述的双窗带通滤波器的第一端相连接，所述的双窗带通滤波器的第二端与所述的光纤合束器的第一端相连接；
[0014]所述的泵浦源用于输出泵浦光，并通过所述的光纤合束器将所述的泵浦光耦合到所述的光纤放大链路的内保层中。
[0015]较佳地，所述的泵浦源为中心波长在915～976nm的多模半导体激光器，其单管最大泵浦功率为30W，通过改变所述的第二铒镱共掺光纤的型号与长度，控制分配在所述的第一铒镱共掺光纤和第二铒镱共掺光纤的泵浦功率之比的范围为1:1.10～1:3。
[0016]较佳地，所述的第一铒镱共掺光纤用于对输出的种子信号光进行一级预放大处理，具有低掺杂浓度、小芯径的特征，其芯径范围为5～8um；
[0017]所述的第二铒镱共掺光纤用于对输出的种子信号光进行二级主放大处理，具有高掺杂浓度、大芯径的特征，其芯径范围为8～15um。
[0018]较佳地，所述的双窗带通滤波器设置在所述的第一铒镱共掺光纤和第二铒镱共掺光纤之间，用于对放大脉冲进行滤波降噪，同时透射正向信号光和反向泵浦光，并作为模场适配器，实现对包层泵浦光的多级复用。
[0019]较佳地，所述的第二隔离器为双色带通滤波隔离器，所述的波分复用器的尾纤为与所述的双色带通滤波隔离器的尾纤模场直径相匹配的无源光纤，其输出端面作斜8
°
切割处理。
[0020]较佳地，所述的光纤放大链路为包括：泵浦源、光纤合束器和第一铒镱共掺光纤；其中，所述的泵浦源与所述的光纤合束器相连接，所述的第一铒镱共掺光纤的第一端与所述的第一隔离器的第二端相连接，所述的第一铒镱共掺光纤的第二端与所述的光纤合束器相连接；
[0021]所述的泵浦源用于输出泵浦光，并通过所述的光纤合束器将所述的泵浦光耦合到所述的光纤放大链路的内保层中。
[0022]较佳地，所述的种子源为多波长种子源，且所述的多波长种子源为1550nm波段的多波长光纤激光器，信号波长数量≥2，波长间隔范围为0.2～20nm，通过TEC温控用于调谐和稳定种子光的中心波长和波长间隔。
[0023]较佳地，所述的第二隔离器为多色带通滤波隔离器，且所述的波分复用器为密集波分复用器。
[0024]采用了本专利技术的该面向自动驾驶激光雷达的多波长MOPA光纤激光器，其采用小型化集成化的多波长种子源作为初始种子注入，波长数量和波长间隔可以灵活控制，单腔多波长种子源具有紧凑的结构、高波长稳定性以及出色共模噪声抑制性。其次，采用波片型多色带通滤波器实现了中心波长温度稳定可靠的窄带滤波，进一步提升脉冲信噪比和环境适应性，同时实现了泵浦功率级分复用，显著提升泵浦利用效率，压缩了设备尺寸和制造成
本，提高了生产效率。此外，采用密集波分复用器实现放大信号光在频域和空域的分离输出，拓展了差分探测雷达的信道冗余性和频域编码可能性。本技术方案集低制造成本、高峰值功率、超高信噪比和温度稳定性等优势于一体，适用于差分探测激光雷达。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的面向自动驾驶激光雷达的多波长MOPA光纤激光器选择多波长种子源的结构布局图。
[0026]图2为本专利技术实施例一高功率双波长MOPA光纤激光器的光路设计图。
[0027]图3本专利技术实施例二极简结构双波长MOPA光纤激光器的光路设计图。
具体实施方式
[0028]为了能够更清楚地描述本专利技术的
技术实现思路
，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
[0029]在详细说明根据本专利技术的实施例前，应该注意到的是，在下文中，术语“包括”、“包含”或任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含，由此使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包含这些要素，而且还包含没有明确列出的其他要素，或者为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0030]请参阅图1所示，该面向自动驾驶激光雷达的多波长MOPA光纤激光器，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向自动驾驶激光雷达的多波长MOPA光纤激光器，其特征在于，所述的光学激光器包括沿信号光传输方向依次连接的种子源、第一隔离器、光纤放大链路、第二隔离器和波分复用器，其中，所述的多波长种子源用于产生稳定多波长种子信号光；所述的第一隔离器的第一端与所述的多波长种子源相连接，所述的第一隔离器的第二端与所述的光纤放大链路相连接，用于隔离所述的光纤放大链路的后向回返光，以保护所述的多波长种子源；所述的第二隔离器用于过滤ASE噪声，并隔离输出端面返回光对所述的光纤放大链路的破坏；以及所述的波分复用器用于将放大的多波长信号光在频域和空域进行分离，以实现多个单波长信号光输出。2.根据权利要求1所述的面向自动驾驶激光雷达的多波长MOPA光纤激光器，其特征在于，所述的光纤放大链路为包括：泵浦源、光纤合束器、第一铒镱共掺光纤、双窗带通滤波器和第二铒镱共掺光纤构成的一级或二级光纤放大结构，且所述的种子源为双波长种子源；其中，所述的泵浦源与所述的光纤合束器相连接，所述的第一铒镱共掺光纤的第一端与所述的第一隔离器的第二端相连接，所述的第一铒镱共掺光纤的第二端与所述的双窗带通滤波器的第一端相连接，所述的双窗带通滤波器的第二端与所述的光纤合束器的第一端相连接；所述的泵浦源用于输出泵浦光，并通过所述的光纤合束器将所述的泵浦光耦合到所述的光纤放大链路的内保层中。3.根据权利要求2所述的面向自动驾驶激光雷达的多波长MOPA光纤激光器，其特征在于，所述的泵浦源为中心波长在915～976nm的多模半导体激光器，其单管最大泵浦功率为30W，通过改变所述的第二铒镱共掺光纤的型号与长度，控制分配在所述的第一铒镱共掺光纤和第二铒镱共掺光纤的泵浦功率之比的范围为1:10～1:3。4.根据权利要求2所述的面向自动驾驶激光雷达的多波长MOPA光纤激光器，其特征在于，所述的第一铒镱共掺光纤用于对输出的种子信号光...

【专利技术属性】
技术研发人员：武国强，鲁开源，叶城委，许阳，姚金玲，
申请(专利权)人：上海拜安实业有限公司，
类型：发明
国别省市：