【技术实现步骤摘要】
本公开涉及激光领域，更具体地涉及用于改善激光光束质量的方法、光学滤波装置和包括该滤波装置的激光雷达设备。
技术介绍
1、光传感、相干光通信等应用对来自激光光束的质量有较高要求，往往希望激光光束具有较高的单色性，而且频率和幅度噪声较低。而实际上各类激光器产生的激光光束并非理想的单色光，而是由于自发辐射的存在而具有放大自发辐射(ase)噪声、由于其它模式的受激辐射或激光器内的各种非线性效应而具有谐波或杂波波长分量，这使得激光的主要波长相对于其它波长的强度比(即，旁瓣抑制比)无法达到很高。
2、以激光雷达(lidar)应用为例。激光雷达通过向目标物体发射激光光束并接收从目标反射的光束来探测目标的位置和/或速度信息。现有激光雷达使用的半导体激光器光源一般来源于光通信领域，并没有专门针对特殊环境进行优化处理，其激光光束的主旁瓣抑制比不足。若使用这样的激光光束进行探测，由于旁瓣相比主瓣抑制不足，则旁瓣光信号在遇到反射率较高的物体(以下简称为“高反物体”)后返回激光雷达的探测器的强度可能会高于主瓣光信号遇到其它反射率相对较低的物体返回探测器的强度，使得激光雷达产生错误的探测结果，这种现象俗称“鬼影”。
3、针对该问题，现有大多数解决方案都着眼数字算法处理，通过在算法中进行大量学习来避免误探测。而由于交通道路和周边环境的复杂程度，这些方案往往准确率较低，而且对激光雷达的算力要求较高。
技术实现思路
1、本公开的专利技术人认识到，要解决“鬼影”问题，提高探测准确率同时不消耗较
2、本公开的第一方面涉及一种光学滤波装置。光学滤波装置包括波长感测模块和光学滤波器。波长感测模块被配置为接收输入激光光束的一部分并输出指示输入激光光束的中心波长的感测电信号。光学滤波器的通带具有基于感测电信号而设置的与输入激光光束的中心波长匹配的中心波长。光学滤波器被配置为对输入激光光束的另一部分进行光学滤波以输出经滤波的激光光束。
3、在一些实施例中，感测电信号的大小与输入激光光束的中心波长呈线性关系。
4、在一些实施例中，波长感测模块包括第一光学插分型环形谐振腔，并且感测电信号包括光学插分型环形谐振腔的直通端口和分出端口的光功率比值的均方根。
5、在一些实施例中，第一光学插分型环形谐振腔包括回音壁模式微腔。
6、在一些实施例中，光学滤波器具有能够抑制输入激光光束中的一个或多个旁瓣的q值。
7、在一些实施例中，光学滤波器包括第二光学插分型环形谐振腔。
8、在一些实施例中，第二光学插分型环形谐振腔包括回音壁模式微腔。
9、在一些实施例中，光学滤波装置还包括：滤波器设置模块被构造成：接收感测电信号；将感测电信号转换为能够设置光学滤波器的通带的中心波长的物理量；以及将物理量提供至光学滤波器。光学滤波器的通带的中心波长是基于物理量而设置的。
10、在一些实施例中，物理量包括热量、声波、形变、压力、材料折射率和振动中的至少一种。
11、在一些实施例中，光学滤波器包括可调谐光学滤波器。
12、在一些实施例中，随着输入激光光束的中心波长按时间变化，感测电信号包括时间序列上的一维矩阵，并且光学滤波器的通带的基于感测电信号设置的中心波长随输入激光光束的中心波长的变化而变化。
13、在一些实施例中，光学滤波器的通带的中心波长随输入激光光束的中心波长的变化而实时变化。
14、本公开的第二方面涉及一种激光雷达设备。激光雷达包括激光光源、根据前述第一方面描述的光学滤波装置、发射模块、接收模块、光电探测器和控制器。激光光源被配置为输出探测激光光束。光学滤波装置的输入激光光束为激光光源输出的探测激光光束。发射模块被配置为引导由光学滤波装置输出的经滤波的激光光束以对目标视场中的对象进行扫描。接收模块，被配置为接收来自对象的反射激光光束。光电探测器，被配置为检测所接收的反射激光光束以输出探测信号。控制器，被配置为通信耦接并控制激光光源、发射模块、接收模块和光电探测器。
15、在一些实施例中，激光光源包括可调谐激光器，发射模块包括光学相控阵，并且控制器被配置为调谐可调谐激光器输出的探测激光光束的中心波长以对目标视场中的不同位置进行扫描。
16、在一些实施例中，接收模块包括与发射模块相同的光学相控阵。
17、在一些实施例中，光学滤波器为第一光学滤波器，激光雷达设备还包括第二光学滤波器，第二光学滤波器的通带具有基于感测电信号而设置的与探测激光光束的中心波长匹配的中心波长，第二光学滤波器被配置为对接收模块接收的反射激光光束进行光学滤波并将经光学滤波后的反射激光光束提供至光电探测器。
18、在一些实施例中，第一光学滤波器和第二光学滤波器为同一光学插分型环形谐振腔，同一光学插分型环形谐振腔在用作第一光学滤波器和用作第二光学滤波器时的光通路反向。
19、本公开的第三方面涉及一种用于改善激光光束质量的方法。该方法包括：利用波长感测模块接收输入激光光束的一部分；利用波长感测模块测量输入激光光束的中心波长并输出指示输入激光光束的中心波长的感测电信号；基于感测电信号设置光学滤波器的通带的中心波长以使其与输入激光光束的中心波长匹配；以及利用通带的中心波长经设置的光学滤波器对输入激光光束的另一部分进行光学滤波。
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1.一种光学滤波装置，包括：
2.根据权利要求1所述的光学滤波装置，其中所述感测电信号的大小与所述输入激光光束的中心波长呈线性关系。
3.根据权利要求1或2所述的光学滤波装置，其中所述波长感测模块包括第一光学插分型环形谐振腔，并且所述感测电信号包括所述光学插分型环形谐振腔的直通端口和分出端口的光功率比值的均方根。
4.根据权利要求3所述的光学滤波装置，其中所述第一光学插分型环形谐振腔包括回音壁模式微腔。
5.根据权利要求1所述的光学滤波装置，其中所述光学滤波器具有能够抑制输入激光光束中的一个或多个旁瓣的Q值。
6.根据权利要求1所述的光学滤波装置，其中所述光学滤波器包括第二光学插分型环形谐振腔。
7.根据权利要求6所述的光学滤波装置，其中所述第二光学插分型环形谐振腔包括回音壁模式微腔。
8.根据权利要求1所述的光学滤波装置，还包括：滤波器设置模块，所述滤波器设置模块被构造成：
9.根据权利要求8所述的光学滤波装置，其中所述物理量包括热量、声波、形变、压力、材料折射率和振动中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的光学滤波装置，其中所述光学滤波器包括可调谐光学滤波器。
11.根据权利要求1所述的光学滤波装置，其中随着所述输入激光光束的中心波长按时间变化，所述感测电信号包括时间序列上的一维矩阵，并且所述光学滤波器的通带的基于所述感测电信号设置的中心波长随所述输入激光光束的中心波长的变化而变化。
12.根据权利要求1所述的光学滤波装置，其中所述光学滤波器的通带的中心波长随所述输入激光光束的中心波长的变化而实时变化。
13.一种激光雷达设备，包括：
14.根据权利要求13所述的激光雷达设备，其中所述激光光源包括可调谐激光器，所述发射模块包括光学相控阵，并且所述控制器被配置为调谐所述可调谐激光器输出的所述探测激光光束的中心波长以对所述目标视场中的不同位置进行扫描。
15.根据权利要求14所述的激光雷达设备，其中所述接收模块包括与所述发射模块相同的光学相控阵。
16.根据权利要求13所述的激光雷达设备，所述光学滤波器为第一光学滤波器，所述激光雷达设备还包括第二光学滤波器，所述第二光学滤波器的通带具有基于所述感测电信号而设置的与所述探测激光光束的中心波长匹配的中心波长，所述第二光学滤波器被配置为对接收模块接收的反射激光光束进行光学滤波并将经光学滤波后的所述反射激光光束提供至所述光电探测器。
17.根据权利要求16所述的激光雷达设备，其中所述第一光学滤波器和所述第二光学滤波器为同一光学插分型环形谐振腔，所述同一光学插分型环形谐振腔在用作第一光学滤波器和用作第二光学滤波器时的光通路反向。
18.一种用于改善激光光束质量的方法，包括：
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述感测电信号的大小与所述输入激光光束的中心波长呈线性关系。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其中所述波长感测模块包括第一光学插分型环形谐振腔，并且所述感测电信号包括所述光学插分型环形谐振腔的直通端口和分出端口的光功率比值的均方根。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述第一光学插分型环形谐振腔包括回音壁模式微腔。
22.根据权利要求18所述的方法，其中所述光学滤波器具有能够抑制输入激光光束中的一个或多个旁瓣的Q值。
23.根据权利要求18所述的方法，其中所述光学滤波器包括第二光学插分型环形谐振腔。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述第二光学插分型环形谐振腔包括回音壁模式微腔。
25.根据权利要求18所述的方法，还包括：
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述物理量包括热量、声波、形变、压力、材料折射率和振动中的至少一种。
27.根据权利要求18所述的方法，其中所述光学滤波器包括可调谐光学滤波器。
28.根据权利要求18所述的方法，其中随着所述输入激光光束的中心波长按时间变化，所述感测电信号包括时间序列上的一维矩阵，并且所述光学滤波器的通带的基于所述感测电信号设置的中心波长随所述输入激光光束的中心波长的变化而变化。
...【技术特征摘要】
1.一种光学滤波装置，包括：
2.根据权利要求1所述的光学滤波装置，其中所述感测电信号的大小与所述输入激光光束的中心波长呈线性关系。
3.根据权利要求1或2所述的光学滤波装置，其中所述波长感测模块包括第一光学插分型环形谐振腔，并且所述感测电信号包括所述光学插分型环形谐振腔的直通端口和分出端口的光功率比值的均方根。
4.根据权利要求3所述的光学滤波装置，其中所述第一光学插分型环形谐振腔包括回音壁模式微腔。
5.根据权利要求1所述的光学滤波装置，其中所述光学滤波器具有能够抑制输入激光光束中的一个或多个旁瓣的q值。
6.根据权利要求1所述的光学滤波装置，其中所述光学滤波器包括第二光学插分型环形谐振腔。
7.根据权利要求6所述的光学滤波装置，其中所述第二光学插分型环形谐振腔包括回音壁模式微腔。
8.根据权利要求1所述的光学滤波装置，还包括：滤波器设置模块，所述滤波器设置模块被构造成：
9.根据权利要求8所述的光学滤波装置，其中所述物理量包括热量、声波、形变、压力、材料折射率和振动中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的光学滤波装置，其中所述光学滤波器包括可调谐光学滤波器。
11.根据权利要求1所述的光学滤波装置，其中随着所述输入激光光束的中心波长按时间变化，所述感测电信号包括时间序列上的一维矩阵，并且所述光学滤波器的通带的基于所述感测电信号设置的中心波长随所述输入激光光束的中心波长的变化而变化。
12.根据权利要求1所述的光学滤波装置，其中所述光学滤波器的通带的中心波长随所述输入激光光束的中心波长的变化而实时变化。
13.一种激光雷达设备，包括：
14.根据权利要求13所述的激光雷达设备，其中所述激光光源包括可调谐激光器，所述发射模块包括光学相控阵，并且所述控制器被配置为调谐所述可调谐激光器输出的所述探测激光光束的中心波长以对所述目标视场中的不同位置进行扫描。
15.根据权利要求14所述的激光雷达设备，其中所述接收模块包括与所述发射模块相同的光学...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨文坚，张乃川，石拓，
申请(专利权)人：北京一径科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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