一种大角度激光扫描系统技术方案

本发明专利技术涉及一种大角度激光扫描系统，其包括：激光发射装置；空间光调制器，空间光调制器设置于激光发射装置的一侧，且空间光调制器用于接收激光发射装置发射的光束，并将光束偏转第一角度；光束角度扩展装置，光束角度扩展装置设置于空间光调制器远离激光发射装置的一侧，光束角度扩展装置包括超表面，超表面用于接收经空间光调制器偏转后的光束，并将光束偏转的第一角度扩大。由于空间光调制器可以对激光束实现一次偏转，在空间光调制器对光束偏转的基础上，超表面可对光束的偏转角度进一步扩大，使得经过空间光调制器和超表面的偏转后，能够获得相对较大的偏转角度，且基于超表面和空间光调制器的激光扫描系统的体积较轻，不需要依赖机械操作。要依赖机械操作。要依赖机械操作。

【技术实现步骤摘要】
一种大角度激光扫描系统


[0001]本专利技术涉及激光扫描
，特别涉及一种大角度激光扫描系统。

技术介绍

[0002]近年来，光束转向技术已经成为第四次工业革命的核心技术，被广泛应用于光信息存储和处理、自由空间光通信、激光加工、雷达探测和3D显示等多个领域。
[0003]相关技术中，在激光雷达系统中实现光束控制的方法主要包括微机电光束扫描、液晶光学相控阵、光波导阵列光学相控阵和旋转棱镜等。但是传统的微机电系统依赖于机械操作，相控阵的光束转向系统响应快速可靠、小型化、集成化，但在偏转角度范围上有很大局限。旋转棱镜的几何光学系统可以实现大角度的光束扫描，但体积较笨重。
[0004]因此，有必要设计一种新的大角度激光扫描系统，以克服上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种大角度激光扫描系统，以解决相关技术中微机电系统依赖于机械操作、相控阵的偏转角度局限以及旋转棱镜体积较笨重的问题。
[0006]第一方面，提供了一种大角度激光扫描系统，其包括：激光发射装置；空间光调制器，所述空间光调制器设置于所述激光发射装置的一侧，且所述空间光调制器用于接收所述激光发射装置发射的光束，并将所述光束偏转第一角度；光束角度扩展装置，所述光束角度扩展装置设置于所述空间光调制器远离所述激光发射装置的一侧，所述光束角度扩展装置包括超表面，所述超表面用于接收经所述空间光调制器偏转后的光束，并将光束偏转的第一角度扩大。
[0007]一些实施例中，所述光束角度扩展装置与所述空间光调制器之间间隔第一距离。
[0008]一些实施例中，所述空间光调制器与所述光束角度扩展装置集成在一起。
[0009]一些实施例中，所述超表面包括第一超表面和第二超表面，所述第一超表面与所述第二超表面间隔平行设置，经所述空间光调制器偏转后的光束依次经所述第一超表面和所述第二超表面的偏转，使所述第一角度增大M倍，其中，M>1。
[0010]一些实施例中，所述第一超表面与所述第二超表面之间间隔第二距离，所述第二距离根据所述第一超表面的焦距、所述第二超表面的焦距以及所述第一超表面与所述第二超表面之间的介质的折射率确定。
[0011]一些实施例中，所述光束角度扩展装置还包括隔层，所述第一超表面和所述第二超表面分别固设于所述隔层的相对两侧。
[0012]一些实施例中，所述第一超表面和所述第二超表面的相位分布均采用非球面透镜的相位分布。
[0013]一些实施例中，所述第一超表面的像方焦平面与所述第二超表面的物方焦平面重合。
[0014]一些实施例中，所述超表面还包括第三超表面，所述第三超表面与所述第二超表
面间隔平行设置，经所述空间光调制器偏转后的光束依次经所述第一超表面、所述第二超表面和所述第三超表面的偏转，使所述第一角度增大M倍，其中，M>1。
[0015]一些实施例中，所述大角度激光扫描系统设置有多个所述光束角度扩展装置，多个所述光束角度扩展装置依次排列在所述空间光调制器远离所述激光发射装置的一侧。
[0016]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0017]本专利技术实施例提供了一种大角度激光扫描系统，由于设置了空间光调制器，空间光调制器可以对激光束实现一次偏转，同时，在空间光调制器对光束偏转的基础上，超表面可以对光束的偏转角度进一步扩大，使得经过空间光调制器和超表面的偏转后，能够获得相对较大的偏转角度，且基于超表面和空间光调制器的激光扫描系统的体积较轻，不需要依赖机械操作。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的一种大角度激光扫描系统的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例提供的超表面微纳单元示意图。
[0021]图中：
[0022]1、激光发射装置；2、空间光调制器；
[0023]3、光束角度扩展装置；31、超表面；311、第一超表面；312、第二超表面；32、隔层。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]本专利技术实施例提供了一种大角度激光扫描系统，其能解决相关技术中微机电系统依赖于机械操作、相控阵的偏转角度局限以及旋转棱镜体积较笨重的问题。
[0026]参见图1所示，为本专利技术实施例提供的一种大角度激光扫描系统，其可以包括：激光发射装置1，其中，激光发射装置1可以发射激光，激光发射装置1可以包括激光器；空间光调制器2，所述空间光调制器2设置于所述激光发射装置1的一侧，且所述空间光调制器2用于接收所述激光发射装置1发射的光束，并将所述光束偏转第一角度，也就是说，本实施例中的空间光调制器2可以实现光束的偏转，其中，空间光调制器2可以作为大角度激光扫描系统的光束微偏转部分，空间光调制器2为透射式，使得光束能够透过空间光调制器2；以及光束角度扩展装置3，所述光束角度扩展装置3设置于所述空间光调制器2远离所述激光发射装置1的一侧，使得光束角度扩展装置3能够接收到经空间光调制器2偏转后的光束，所述光束角度扩展装置3包括超表面31，所述超表面31用于接收经所述空间光调制器2偏转后的光束，并将光束偏转的第一角度扩大。也就是说，在空间光调制器2将光束偏转第一角度的
基础上，超表面31可以对偏转后的光束进一步偏转，实现更大的偏转角度，超表面31组成了大角度激光扫描系统的光束扩展部分。
[0027]本实施例中，由于设置了空间光调制器2，空间光调制器2可以对激光束实现一次偏转，可以是微偏转，使光束在经过空间光调制器2后，光路相对于原来的传输方向发生一定的偏转，同时，由于超表面31也具有偏转作用，在空间光调制器2对光束偏转的基础上，超表面31可以对光束的偏转角度进一步扩大，使得经过空间光调制器2和超表面31的偏转后，光束能够获得相对较大的偏转角度，且不需要设置旋转棱镜，基于超表面31和空间光调制器2的激光扫描系统的体积较轻，也不需要依赖机械操作。
[0028]优选的，空间光调制器2可以通过计算机程序加载变化的光栅相位，用于进行二维的光束偏转控制，经过空间光调制器2后光束偏转角度范围为3
°
×3°
。
[0029]进一步，激光发射装置1还可以包括准直器，激光器输出的激光可以通过准直器将光束准直，准直后的光束再照射到空间光调制器2上。激光器和准直器组成大角度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大角度激光扫描系统，其特征在于，其包括：激光发射装置(1)；空间光调制器(2)，所述空间光调制器(2)设置于所述激光发射装置(1)的一侧，且所述空间光调制器(2)用于接收所述激光发射装置(1)发射的光束，并将所述光束偏转第一角度；光束角度扩展装置(3)，所述光束角度扩展装置(3)设置于所述空间光调制器(2)远离所述激光发射装置(1)的一侧，所述光束角度扩展装置(3)包括超表面(31)，所述超表面(31)用于接收经所述空间光调制器(2)偏转后的光束，并将光束偏转的第一角度扩大。2.如权利要求1所述的大角度激光扫描系统，其特征在于：所述光束角度扩展装置(3)与所述空间光调制器(2)之间间隔第一距离。3.如权利要求1所述的大角度激光扫描系统，其特征在于：所述空间光调制器(2)与所述光束角度扩展装置(3)集成在一起。4.如权利要求1所述的大角度激光扫描系统，其特征在于：所述超表面(31)包括第一超表面(311)和第二超表面(312)，所述第一超表面(311)与所述第二超表面(312)间隔平行设置，经所述空间光调制器(2)偏转后的光束依次经所述第一超表面(311)和所述第二超表面(312)的偏转，使所述第一角度增大M倍，其中，M>1。5.如权利要求4所述的大角度激光扫描系统，其特征在于：所述第一超表面(311)与所述第二超表面(312)之间间隔第二距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴冕，陶金，武霖，肖希，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：