【技术实现步骤摘要】
本专利技术大致涉及光电领域，尤其涉及激光发射装置、包括该激光发射装置的激光雷达以及激光器的频率控制方法。
技术介绍
1、对于激光器来说，激光器的线宽为影响其测量性能的关键指标，激光器线宽(发射光谱的半高全宽)越小，则可以实现的测远能力与测距精度会越好。对于调频连续波(fmcw)雷达尤其如此。降低激光器线宽的有效方法之一为利用窄带滤波器对激光器发射的光信号进行滤波，目前绝大多数使用窄带宽的光纤布拉格光栅(fbg)或法布里-珀罗(fp)滤波器，其中fbg需要在光纤上实现高精度的光栅刻写，对工艺的要求很高。窄带宽fp滤波器则需要对光学原件的表面粗糙度与平行度进行非常精细的打磨以满足窄带宽的需求。
2、上述两种方法均存在工艺复杂，成本高的缺点。且fbg由于通带频率单一，无法实现多波长雷达中不同激光器频率的复用。fp虽然可以实现波长复用，但由于其为分立光学元件，装配复杂度非常高，难以进行片上集成，不利于调频连续波fmcw激光雷达系统的片上实现，不利于激光雷达系统小型化和低成本化。
3、
技术介绍
部分的内容仅仅是专利技术人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
技术实现思路
1、针对现有技术中的一个或多个缺陷，本专利技术提供一种激光发射装置，包括：
2、激光器，配置成可发射出激光束；
3、第一耦合器，所述第一耦合器配置成接收所述激光束，并将其分成第一激光束和第二激光束；
4、频率-幅度转换器，配置成从所述第一耦合器接收所述第一激光
5、探测模块，配置成接收所述具有幅值抖动的光信号和所述第二激光束，并根据所述具有幅值抖动的光信号和所述第二激光束产生表征所述频率抖动的信号；和
6、控制装置，所述控制装置耦接到所述探测模块和激光器，并配置成根据所述表征频率抖动的信号调节所述激光器的驱动信号，以减小所述激光器发射出的激光束的频率抖动。
7、根据本专利技术的一个方面，所述探测模块包括第一探测器和第二探测器，所述第一探测器配置成接收所述具有幅值抖动的光信号，所述第二探测器配置成接收所述第二激光束，所述表征频率抖动的信号通过所述第一探测器和第二探测器的输出的差值确定。
8、根据本专利技术的一个方面，所述激光发射装置还包括衰减器，所述衰减器连接在所述第一耦合器和第二探测器之间，以对所述第二激光束的光强进行衰减。
9、根据本专利技术的一个方面，所述衰减器的衰减量根据所述第一激光束经过所述频率-幅度转换器的光强衰减量设定。
10、根据本专利技术的一个方面，当所述第一耦合器的分束比为1：1时，所述衰减器的衰减量与所述第一激光束经过所述频率-幅度转换器的光强衰减量相同。
11、根据本专利技术的一个方面，所述频率-幅度转换器具有第一传输臂和第二传输臂、以及第二耦合器和第三耦合器，所述第二耦合器和第三耦合器分别连接在所述第一传输臂和第二传输臂的两端，所述第二耦合器配置成将所述第一激光束分为第一子束和第二子束，其中第一子束被耦合到所述第一传输臂中，所述第二子束被耦合到所述第二传输臂中，所述第一子束和第二子束经所述第三耦合器后生成所述具有幅值抖动的光信号。
12、根据本专利技术的一个方面，所述控制装置包括依次连接在所述探测模块和激光器之间的放大器、控制单元和激光器电流源，其中所述放大器配置成放大所述表征频率抖动的信号，所述控制单元配置成根据放大的表征频率抖动的信号，控制所述激光器电流源调节所述激光器的驱动电流以减小所述激光器发射出的激光束的频率抖动。
13、根据本专利技术的一个方面，所述激光发射装置还包括：温漂调节单元，所述温漂调节单元连接到所述频率-幅度转换器，并配置成根据所述具有幅值抖动的光信号的强度调节所述频率-幅度转换器的第一传输臂和/或第二传输臂的光学长度。
14、根据本专利技术的一个方面，所述温漂调节单元包括第三探测器、滤波器、控制器和作用单元，其中所述第三探测器配置成探测所述幅值抖动的光信号，所述滤波器耦接在所述第三探测器与控制器之间，并配置成对所述第三探测器的输出信号进行滤波，所述控制器配置成根据所述滤波器的输出信号来驱动所述作用单元，所述作用单元设置在所述第一传输臂和/或第二传输臂附近，并配置成可改变所述第一传输臂和/或第二传输臂的光学长度，所述滤波器为低通滤波器。
15、根据本专利技术的一个方面，所述控制器配置成将所述滤波器的输出信号的强度与预设值相比较，当所述滤波器的输出信号的强度偏离所述预设值时，改变所述第一传输臂和/或第二传输臂的光学长度，以使得所述滤波器的输出信号的强度接近所述预设值，其中所述作用单元配置成设置在所述第一传输臂和/或第二传输臂附近的电阻和/或压电层。
16、根据本专利技术的一个方面，所述激光发射装置包括波分复用器和多个所述激光器，其中多个所述激光器发射的激光束通过所述波分复用器被分时耦接到所述第一耦合器。
17、根据本专利技术的一个方面，所述激光发射装置包括多个所述激光器，多个所述激光器发射的激光束可被同时耦合到所述第一耦合器中，所述控制装置包括与多个所述激光器一一对应的多个放大器和多个激光器电流源，所述探测模块包括与多个所述激光器一一对应的多个第一探测器和多个第二探测器，每个激光器与其中一个第一探测器、其中一个第二探测器、其中一个放大器和其中一个激光器电流源形成一个反馈控制通道。
18、根据本专利技术的一个方面，所述频率-幅度转换器中的第一传输臂和第二传输臂包括不同长度的光纤或平面波导，所述第一耦合器和第二探测器之间连接有与所述第一传输臂和第二传输臂相同材料的光纤或平面波导，用于传输所述第二激光束。
19、本专利技术还提供一种激光器的频率控制方法，包括：
20、通过激光器发射出激光束；
21、将所述激光束分成第一激光束和第二激光束；
22、根据所述第一激光束的频率抖动产生具有幅值抖动的光信号，其中所述幅值抖动可表征所述频率抖动；
23、接收所述具有幅值抖动的光信号和所述第二激光束，并根据所述具有幅值抖动的光信号和所述第二激光束产生表征所述频率抖动的信号；和
24、根据所述表征频率抖动的信号调节所述激光器的驱动信号，以减小所述激光器发射出的激光束的频率抖动。
25、根据本专利技术的一个方面，所述产生表征频率抖动的信号的步骤包括：
26、通过第一探测器接收所述具有幅值抖动的光信号；
27、通过第二探测器接收所述第二激光束；和
28、通过第一探测器和第二探测器的输出的差值确定所述表征频率抖动的信号。
29、根据本专利技术的一个方面，所述频率控制方法还包括：通过衰减器对所述第二激光束的光强进行衰减，其中所述产生具有幅值抖动的光信号的步骤通过频率-幅度转换器进行，所述衰减器的衰减量根据所述第一激光束经过所述频率-幅度转换器的光强衰减量设本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光发射装置，包括：
2.根据权利要求1所述的激光发射装置，其中所述探测模块包括第一探测器和第二探测器，所述第一探测器配置成接收所述具有幅值抖动的光信号，所述第二探测器配置成接收所述第二激光束，所述表征频率抖动的信号通过所述第一探测器和第二探测器的输出的差值确定。
3.根据权利要求2所述的激光发射装置，还包括衰减器，所述衰减器连接在所述第一耦合器和第二探测器之间，以对所述第二激光束的光强进行衰减。
4.根据权利要求3所述的激光发射装置，其中所述衰减器的衰减量根据所述第一激光束经过所述频率-幅度转换器的光强衰减量设定。
5.根据权利要求4所述的激光发射装置，当所述第一耦合器的分束比为1：1时，所述衰减器的衰减量与所述第一激光束经过所述频率-幅度转换器的光强衰减量相同。
6.根据权利要2所述的激光发射装置，其中所述频率-幅度转换器具有第一传输臂和第二传输臂、以及第二耦合器和第三耦合器，所述第二耦合器和第三耦合器分别连接在所述第一传输臂和第二传输臂的两端，所述第二耦合器配置成将所述第一激光束分为第一子束和第二子束，其中
7.根据权利要求1-6中任一项所述的激光发射装置，其中所述控制装置包括依次连接在所述探测模块和激光器之间的放大器、控制单元和激光器电流源，其中所述放大器配置成放大所述表征频率抖动的信号，所述控制单元配置成根据放大的表征频率抖动的信号，控制所述激光器电流源调节所述激光器的驱动电流以减小所述激光器发射出的激光束的频率抖动。
8.根据权利要求6所述的激光发射装置，还包括：温漂调节单元，所述温漂调节单元连接到所述频率-幅度转换器，并配置成根据所述具有幅值抖动的光信号的强度调节所述频率-幅度转换器的第一传输臂和/或第二传输臂的光学长度。
9.根据权利要求8所述的激光发射装置，其中所述温漂调节单元包括第三探测器、滤波器、控制器和作用单元，其中所述第三探测器配置成探测所述幅值抖动的光信号，所述滤波器耦接在所述第三探测器与控制器之间，并配置成对所述第三探测器的输出信号进行滤波，所述控制器配置成根据所述滤波器的输出信号来驱动所述作用单元，所述作用单元设置在所述第一传输臂和/或第二传输臂附近，并配置成可改变所述第一传输臂和/或第二传输臂的光学长度，所述滤波器为低通滤波器。
10.根据权利要求9所述的激光发射装置，其中所述控制器配置成将所述滤波器的输出信号的强度与预设值相比较，当所述滤波器的输出信号的强度偏离所述预设值时，改变所述第一传输臂和/或第二传输臂的光学长度，以使得所述滤波器的输出信号的强度接近所述预设值，其中所述作用单元配置成设置在所述第一传输臂和/或第二传输臂附近的电阻和/或压电层。
11.根据权利要求1-6中任一项所述的激光发射装置，其中所述激光发射装置包括波分复用器和多个所述激光器，其中多个所述激光器发射的激光束通过所述波分复用器被分时耦接到所述第一耦合器。
12.根据权利要求7所述的激光发射装置，其中所述激光发射装置包括多个所述激光器，多个所述激光器发射的激光束可被同时耦合到所述第一耦合器中，所述控制装置包括与多个所述激光器一一对应的多个放大器和多个激光器电流源，所述探测模块包括与多个所述激光器一一对应的多个第一探测器和多个第二探测器，每个激光器与其中一个第一探测器、其中一个第二探测器、其中一个放大器和其中一个激光器电流源形成一个反馈控制通道。
13.根据权利要求6所述的激光发射装置，其中所述频率-幅度转换器中的第一传输臂和第二传输臂包括不同长度的光纤或平面波导，所述第一耦合器和第二探测器之间连接有与所述第一传输臂和第二传输臂相同材料的光纤或平面波导，用于传输所述第二激光束。
14.一种激光器的频率控制方法，包括：
15.根据权利要求14所述的频率控制方法，其中所述产生表征频率抖动的信号的步骤包括：
16.根据权利要求15所述的频率控制方法，还包括：通过衰减器对所述第二激光束的光强进行衰减，其中所述产生具有幅值抖动的光信号的步骤通过频率-幅度转换器进行，所述衰减器的衰减量根据所述第一激光束经过所述频率-幅度转换器的光强衰减量设定。
17.根据权利要求16所述的频率控制方法，其中所述频率-幅度转换器具有第一传输臂和第二传输臂，所述产生具有幅值抖动的光信号的步骤包括：
18.根据权利要求1417中任一项所述的频率控制方法，其中所述调节所述激光器的驱动信号的步骤包括：...
【技术特征摘要】
1.一种激光发射装置，包括：
2.根据权利要求1所述的激光发射装置，其中所述探测模块包括第一探测器和第二探测器，所述第一探测器配置成接收所述具有幅值抖动的光信号，所述第二探测器配置成接收所述第二激光束，所述表征频率抖动的信号通过所述第一探测器和第二探测器的输出的差值确定。
3.根据权利要求2所述的激光发射装置，还包括衰减器，所述衰减器连接在所述第一耦合器和第二探测器之间，以对所述第二激光束的光强进行衰减。
4.根据权利要求3所述的激光发射装置，其中所述衰减器的衰减量根据所述第一激光束经过所述频率-幅度转换器的光强衰减量设定。
5.根据权利要求4所述的激光发射装置，当所述第一耦合器的分束比为1：1时，所述衰减器的衰减量与所述第一激光束经过所述频率-幅度转换器的光强衰减量相同。
6.根据权利要2所述的激光发射装置，其中所述频率-幅度转换器具有第一传输臂和第二传输臂、以及第二耦合器和第三耦合器，所述第二耦合器和第三耦合器分别连接在所述第一传输臂和第二传输臂的两端，所述第二耦合器配置成将所述第一激光束分为第一子束和第二子束，其中第一子束被耦合到所述第一传输臂中，所述第二子束被耦合到所述第二传输臂中，所述第一子束和第二子束经所述第三耦合器后生成所述具有幅值抖动的光信号。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的激光发射装置，其中所述控制装置包括依次连接在所述探测模块和激光器之间的放大器、控制单元和激光器电流源，其中所述放大器配置成放大所述表征频率抖动的信号，所述控制单元配置成根据放大的表征频率抖动的信号，控制所述激光器电流源调节所述激光器的驱动电流以减小所述激光器发射出的激光束的频率抖动。
8.根据权利要求6所述的激光发射装置，还包括：温漂调节单元，所述温漂调节单元连接到所述频率-幅度转换器，并配置成根据所述具有幅值抖动的光信号的强度调节所述频率-幅度转换器的第一传输臂和/或第二传输臂的光学长度。
9.根据权利要求8所述的激光发射装置，其中所述温漂调节单元包括第三探测器、滤波器、控制器和作用单元，其中所述第三探测器配置成探测所述幅值抖动的光信号，所述滤波器耦接在所述第三探测器与控制器之间，并配置成对所述第三探测器的输出信号进行滤波，所述控制器配置成根据所述滤波器的输出信号来驱动所述作用单元，所述作用单元设置在所述第一传输臂和/或第二传输臂附近，并配置成可改变所述第一传输臂和/或第二传输臂的光学长度，所述滤波器为低通滤波器。
10.根据权利要求9所述的激光发射装置，其中所述控制器配置成将所述滤波器的输出信号的强度与预设值相比较，当所述滤波器的输出信号的强度偏离所述预设值时，改变所述第一传输臂和/或第二传输臂的光学长度，以使得所述滤波器的输出信号的强度接近所述预设值，其中所述作用单元配置成设置在所述第一传输臂和/或第二传输臂附近的电阻和/或压电层。
11.根据权利要求1-6中任一项所述的激光发射装置，其中...
【专利技术属性】
技术研发人员：高玉荣，向少卿，
申请(专利权)人：上海禾赛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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