具有多结光源的激光雷达系统技术方案

在一个实施例中，激光雷达系统包括被配置为发射光信号的多结光源。该多结光源包括被配置为产生种子光信号的种子激光二极管和被配置为放大种子光信号以产生发射的光信号的多结半导体光放大器(SOA)。该激光雷达系统还包括接收器，该接收器被配置为检测由距激光雷达系统一定距离的目标散射的发射的光信号的一部分。该激光雷达系统进一步包括处理器，该处理器被配置为基于散射的光信号的该部分从激光雷达系统行进到目标并返回到激光雷达系统的往返时间来确定从激光雷达系统到目标的距离。离。离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多结光源的激光雷达系统
[0001]相关申请的引用
[0002]本申请要求于
2021
年1月
27
日提交的美国临时专利申请
No.63/142,095
的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文
。


[0003]本公开总体上涉及激光雷达系统
。

技术介绍

[0004]光检测和测距
(
激光雷达
)
是一种可用于测量到远程目标的距离的技术
。
通常，激光雷达系统包括光源和光接收器
。
光源可以包括例如发射具有特定工作波长的光的激光器
。
激光雷达系统的工作波长可位于例如电磁波谱的红外线
、
可见光或紫外线部分
。
光源朝向散射光的目标发射光，并且一些散射光在接收器处被接收回
。
该系统基于与接收的光相关联的一个或多个特性来确定到目标的距离
。
例如，激光雷达系统可以基于由光源发射的光脉冲行进到目标并返回激光雷达系统的飞行时间来确定到目标的距离
。
附图说明
[0005]图1示出示例光检测和测距
(
激光雷达
)
系统
。
[0006]图2示出由激光雷达系统产生的示例扫描图案
。
[0007]图3示出具有示例旋转多面镜的示例激光雷达系统
。
[0008]图4示出用于激光雷达系统的示例光源视场<br/>(FOV
L
)
和接收器视场
(FOV
R
)。
[0009]图5示出包括多个像素和多条扫描线的示例单向扫描图案
。
[0010]图6示出具有发射光脉冲和本地振荡器
(LO)
光的光源的示例激光雷达系统
。
[0011]图7示出示例接收器和与接收的光脉冲相对应的示例电压信号
。
[0012]图8示出包括种子激光二极管和半导体光放大器
(SOA)
的示例光源
。
[0013]图9示出包括具有锥形光波导的半导体光放大器
(SOA)
的示例光源
。
[0014]图
10
示出具有分光器的示例光源，该分光器将来自种子激光二极管的输出光分光以产生种子光和本地振荡器
(LO)
光
。
[0015]图
11
示出具有包括光波导分光器的光子集成电路
(PIC)
的示例光源
。
[0016]图
12
示出包括种子激光二极管和本地振荡器
(LO)
激光二极管的示例光源
。
[0017]图
13
示出包括种子激光器
、
半导体光放大器
(SOA)
和光纤放大器的示例光源
。
[0018]图
14
示出示例光纤放大器
。
[0019]图
15
示出种子电流
(I1)、LO
光
、
种子光
、
脉冲
SOA
电流
(I2)
和发射的光脉冲的示例曲线图
。
[0020]图
16
示出种子光
、
发射的光脉冲
、
接收的光脉冲
、LO
光和检测器光电流的示例曲线图
。
[0021]图
17
示出由
LO
光和接收的光脉冲的相干混合产生的示例电压信号
。
[0022]图
18
示出包括组合器和两个检测器的示例接收器
。
[0023]图
19
示出包括集成光学组合器和两个检测器的示例接收器
。
[0024]图
20
示出包括
90
度光混合器和四个检测器的示例接收器
。
[0025]图
21
示出包括两个偏振分光器的示例接收器
。
[0026]图
22
‑
25
各自示出包括种子激光器
、
半导体光放大器
(SOA)
和一个或多个光调制器的示例光源
。
[0027]图
26
示出由
LO
光和接收的光脉冲的相干混合产生的示例电压信号，其中
LO
光和接收的光脉冲具有
Δ
f
频率差
。
[0028]图
27
示出种子电流
(I1)、
种子光
、
发射的光脉冲
、
接收的光脉冲和
LO
光的示例曲线图
。
[0029]图
28
示出
LO
光和两个发射的光脉冲的示例时域和频域曲线图
。
[0030]图
29
示出由
LO
光和接收的光脉冲的相干混合产生的示例电压信号
。
[0031]图
30
示出由
LO
光与两个不同的接收的光脉冲的相干混合产生的两个示例电压信号
。
[0032]图
31
示出集成到光子集成电路
(PIC)
中的示例光源和接收器
。
[0033]图
32
示出示例单结种子激光二极管
。
[0034]图
33
示出具有两个激光结的示例多结种子激光二极管
。
[0035]图
34
示出具有三个激光结的示例多结种子激光二极管
。
[0036]图
35
示出示例单结半导体光放大器
(SOA)。
[0037]图
36
示出具有两个
SOA
结的示例多结
SOA。
[0038]图
37
示出具有三个
SOA
结的示例多结
SOA。
[0039]图
38
示出具有多结种子激光二极管和多结
SOA
的示例多结光源
。
[0040]图
39
示出具有单结种子激光二极管和多结
SOA
的示例多结光源
。
[0041]图
40
示出示例计算机系统
。
具体实施方式
[0042]图1示出示例光检测和测距
(
激光雷达
)
系统
10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种激光雷达系统，包括：多结光源，其被配置为发射光信号，所述多结光源包括：种子激光二极管，其被配置为产生种子光信号；以及多结半导体光放大器
(SOA)
，其被配置为放大所述种子光信号以产生发射的光信号；接收器，其被配置为检测由距所述激光雷达系统一定距离的目标散射的所述发射的光信号的一部分；以及处理器，其被配置为基于散射的光信号的所述部分从所述激光雷达系统行进到所述目标并返回到所述激光雷达系统的往返时间来确定从所述激光雷达系统到所述目标的所述距离
。2.
根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，所述多结
SOA
包括：两个或更多个
SOA
结，其中，每个
SOA
结包括半导体
p
‑
n
结，所述
p
‑
n
结包括被配置为放大所述种子光信号的一部分的有源区域；以及一个或多个隧道结，其中，所述隧道结之一位于每对相邻
SOA
结之间
。3.
根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中：所述种子光信号包括
N
个种子光信号部分，其中，
N
为大于或等于2的整数；所述发射的光信号包括
N
个放大的种子光信号部分；以及所述多结
SOA
包括
N
个
SOA
结，其中，每个
SOA
结被配置为放大所述种子光信号部分之一以产生所述放大的种子光信号部分之一
。4.
根据权利要求3所述的激光雷达系统，其中，所述多结光源进一步包括光学组合器，所述光学组合器被配置为
(i)
从所述
N
个
SOA
结接收所述
N
个放大的种子光信号部分，以及
(ii)
组合所述
N
个放大的种子光信号部分以产生所述发射的光信号
。5.
根据权利要求3所述的激光雷达系统，其中：所述种子激光二极管是单结激光二极管；以及所述多结光源进一步包括设置在所述种子激光二极管和所述多结
SOA
之间的光学耦合器，其中，所述光学耦合器被配置为
(i)
将所述种子光信号分成所述
N
个种子光信号部分，以及
(ii)
将所述种子光信号部分中的每一个耦合到所述多结
SOA
的相应的
SOA
结中
。6.
根据权利要求5所述的激光雷达系统，其中，所述光学耦合器包括被配置为将所述种子光信号分成所述
N
个种子光信号部分的衍射光学元件
。7.
根据权利要求5所述的激光雷达系统，其中，所述光学耦合器包括光波导分离器，所述光波导分离器被配置为将所述种子光信号分成所述
N
个种子光信号部分
。8.
根据权利要求5所述的激光雷达系统，其中，所述光学耦合器包括一个或多个透镜，所述一个或多个透镜被配置为将所述种子光信号部分中的每一个聚焦到所述相应的
SOA
结中
。9.
根据权利要求5所述的激光雷达系统，其中，所述光学耦合器包括光学隔离器，所述光学隔离器被配置为
(i)
将所述种子光信号传输到所述多结
SOA
，以及
(ii)
减少从所述多结
SOA
朝向所述种子激光二极管传播的光量
。10.
根据权利要求3所述的激光雷达系统，其中，所述种子激光二极管是包括
N
个激光结的多结激光二极管，其中，每个激光结被配置为产生所述
N
个种子光信号部分中的一个
。11.
根据权利要求
10
所述的激光雷达系统，其中，所述种子激光二极管进一步包括设置
在所述激光结中的一个激光结内或附近的光栅，其中，所述光栅被配置为稳定由所述一个激光结产生的所述种子光信号部分的波长
。12.
根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，所述多结光源进一步包括被配置为准直所述发射的光信号的输出透镜
。13.
根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，所述多结光源进一步包括光纤放大器，所述光纤放大器被配置为从所述多结
SOA
接收所述发射的光信号并且进一步放大所述发射的光信号
。14.
根据权利要求1所述的光源，其中，所述多结
SOA
包括一个或多个锥形光波导，每个锥形光波导从所述
SOA
的输入端延伸到所述
SOA
的输出端，其中，所述锥形光波导的宽度从所述输入端到所述输出端增加
。15.
根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，所述多结
SOA
包括被配置为发射所述光信号的输出端，其中，所述输出端包括被配置为降低所述输出端在所述发射的光信号的波长处的反射率的抗反射涂层
。16.
根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，所述激光雷达系统是相干脉冲激光雷达系统，其中：所述发射的光信号包括光脉冲，并且所述种子激光二极管进一步被配置为产生本地振荡器光，其中，每个发射的光脉冲与所述本地振荡器光的相应部分相干；所述散射的光信号的所述部分包括接收的光脉冲，所述接收的光脉冲包括由所述目标散射的所述发射脉冲之一的一部分；以及检测所述散射的光信号的所述部分包括相干地混合所述接收的光脉冲和所述本地振荡器光
。17.
根据权利要求
16
所述的激光雷达系统，其中，所述多结
SOA
包括多个
SOA
结，其中，每个发射的光脉冲包括从所述
SOA
结中的每一个
SO...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：卢米诺有限责任公司，
类型：发明
国别省市：