【技术实现步骤摘要】
本申请涉及激光雷达，特别是涉及一种基于连续波调频的片上激光雷达系统。
技术介绍
1、传统波束引导激光雷达主要利用焦平面扫描来实现。通过将发射端放置在透镜的焦平面上，将不同位置出射的光信号发射到不同的方向上，从而完成空间上的扫描。
2、然而，传统方案需要采用片外的透镜系统，同时片上需要大量距离极小的发射结构来得到较高的精度，这为波束引导激光雷达的制造和设计带来了很大的困难。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对传统波束引导激光雷达采用片外的透镜系统，同时片上需要大量距离极小的发射结构来得到较高的精度，为波束引导激光雷达的制造和设计带来了很大的困难的问题，提供一种基于连续波调频的片上激光雷达系统。
2、本申请提供一种基于连续波调频的片上激光雷达系统，包括：
3、光源装置，用于发出入射光；
4、输入及混频装置，用于接收光源装置发出的入射光并对入射光进行调制，生成两路侧边带信号，将其中一路侧边带信号作为探测光信号，另一路侧边带信号作为本振光信号；
5、片上收发结构，集成于一个光学芯片上，用于接收所述输入及混频装置发出的探测光信号并以不同方向朝待探测区域发射；所述待探测物体位于所述待探测区域内；
6、光电接收装置，用于接收由待探测物体反射回来的回波光信号并将本振光信号和回波光信号进行线性调频及混频探测，得出待测物体的距离信息和径向速度信息；
7、处理端，与所述光电接收装置通信连接，用于接收光电接收装置发送的待
8、所述片上收发结构包括散射装置和至少一个输入波导，每一个输入波导与所述散射装置连接，每一个输入波导用于接收光源装置发射的一束入射光并将该束入射光传输至散射装置；
9、所述散射装置包括边缘层和核心层；所述核心层为圆柱体结构，所述边缘层为围绕所述核心层的外圆周表面，且贴紧所述核心层设置的圆环结构；所述核心层的底面与所述边缘层的底面平齐，所述核心层的高度大于或等于所述边缘层的高度；每一个输入波导均与所述边缘层固定连接；
10、所述核心层包括镂空层和填充层；所述镂空层设置为镂空形状；所述填充层填充于所述镂空层的缝隙处；所述镂空层与所述填充层紧密结合，以形成所述核心层；所述边缘层的折射率大于所述填充层的折射率，所述填充层的折射率大于1.1，所述镂空层的折射率大于所述填充层的折射率且所述镂空层的折射率小于或等于所述边缘层的折射率。
11、进一步地，所述光源装置包括：
12、激光器，用于发射入射光。
13、进一步地，所述片上收发结构还包括：
14、分束器，与所述输入及混频装置通过光路连接，用于将所述输入及混频装置输出的一路探测光信号分束为多路探测光信号；每一个输入波导均与所述分束器通过光路连接，每一个输入波导接收一路探测光信号；
15、至少一个调制器；每一个输入波导上承载一个调制器，所述调制器用于调整输入波导中探测光信号的振幅和相位。
16、进一步地，所述分束器包括：
17、第一分束器，包括第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口和第二输出端口；所述第一输入端口与所述激光器通过光路连接；
18、第二分束器，包括第三输入端口和多个第三输出端口；所述第三输入端口与所述第一输出端口通过光路连接；每一个第三输出端口与一个输入波导通过光路连接；
19、第三分束器，包括第四输入端口、第五输入端口和第四输出端口；所述第四输入端口与所述第二输入端口通过光路连接，所述第五输入端口与所述第二输出端口通过光路连接，所述第四输出端口与所述光电接收装置通过光路连接。
20、进一步地，所述光电接收装置包括：
21、光电探测器，与多模干涉器所述第四输出端口通过光路连接。
22、进一步地，自第一输入端口输入至第一分束器，且从第二输出端口输出的探测光信号的光流量占比，大于自第一输入端口输入至第一分束器，且从第一输入端口输出的入射光的光流量占比；
23、自第一输出端口输入至第一分束器，且从第二输入端口输出的回波光信号的光流量占比，大于自第一输出端口输入至第一分束器，且从第一输入端口输出的回波光信号的光流量占比。
24、进一步地，自第五输入端口输入至第三分束器，且从第四输出端口输出的探测光信号的光流量占比，大于自第四输入端口输入至第三分束器，且从第四输出端口输出的回波光信号的光流量占比。
25、进一步地，所述输入及混频装置包括：
26、线性调频用分束器，与激光器通过光路连接，
27、马赫曾德尔调制器，一端与线性调频用分束器连接，另一端与所述第一分束器的第一输入端口通过光路连接。
28、进一步地，所述待测物体的距离信息依据公式1得出，所述待测物体的径向速度信息依据公式2得出；
29、
30、
31、其中，r为待测物体与片上收发结构之间的距离，vr为待测物体的径向速度，δf0为线性调频信号的频率振幅，δf1为混频之后在一个周期内前半周期的频差，δf2为混频之后在一个周期内后半周期的频差，t为线性调频信号的周期，c为光速。
32、进一步地，所述基于连续波调频的片上激光雷达系统，还包括：
33、片外透镜系统，设置于所述片上收发结构和所述光电接收装置之间，所述光学芯片设置于所述片外透镜系统的焦平面之上；所述片外透镜系统由一个透镜或多个透镜组合构成；所述片外透镜系统的直径大于2f×tan(θ/2)，f为所述片外透镜系统的焦距，θ为片上收发结构的最大视场角。
34、本申请涉及一种基于连续波调频的片上激光雷达系统，将连续波调频和高速调制的片上波束引导结合，通过设置光源装置发出多束入射光，通过设置输入及混频装置对入射光进行调制，生成探测光信号和本振光信号，通过设置集成于光学芯片上的片上收发结构接收探测光信号并以不同方向朝待探测区域发射，通过设置光电接收装置接收由待探测物体反射回来的回波光信号并将本振光信号和回波光信号进行线性调频及混频探测，得出待测物体的距离信息和径向速度信息，不需要设置片外的透镜系统，且片上不需要设置大量的发射结构，结构简单成本低且调制速度快，更为重要的是兼具连续波调频技术的探测距离远，抗干扰能力强，不需要高峰值功率等特点。
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1.一种基于连续波调频的片上激光雷达系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于连续波调频的片上激光雷达系统，其特征在于，所述光电接收装置包括：
3.根据权利要求2所述的基于连续波调频的片上激光雷达系统，其特征在于，自第一输入端口输入至第一分束器，且从第二输出端口输出的探测光信号的光流量占比，大于自第一输入端口输入至第一分束器，且从第一输入端口输出的入射光的光流量占比。
4.根据权利要求3所述的基于连续波调频的片上激光雷达系统，其特征在于，自第一输出端口输入至第一分束器，且从第二输入端口输出的回波光信号的光流量占比，大于自第一输出端口输入至第一分束器，且从第一输入端口输出的回波光信号的光流量占比。
5.根据权利要求4所述的基于连续波调频的片上激光雷达系统，其特征在于，自第五输入端口输入至第三分束器，且从第四输出端口输出的探测光信号的光流量占比，大于自第四输入端口输入至第三分束器，且从第四输出端口输出的回波光信号的光流量占比。
6.根据权利要求5所述的基于连续波调频的片上激光雷达系统，其特征在于，所述输入及混频装
7.根据权利要求6所述的基于连续波调频的片上激光雷达系统，其特征在于，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于连续波调频的片上激光雷达系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于连续波调频的片上激光雷达系统，其特征在于，所述光电接收装置包括：
3.根据权利要求2所述的基于连续波调频的片上激光雷达系统，其特征在于，自第一输入端口输入至第一分束器，且从第二输出端口输出的探测光信号的光流量占比，大于自第一输入端口输入至第一分束器，且从第一输入端口输出的入射光的光流量占比。
4.根据权利要求3所述的基于连续波调频的片上激光雷达系统，其特征在于，自第一输出端口输入至第一分束器，且从第二输入端口输出的回波...
【专利技术属性】
技术研发人员：张璟，
申请(专利权)人：长沙思木锐信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：
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