CN107356911A - 一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置 - Google Patents
一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107356911A CN107356911A CN201710780728.4A CN201710780728A CN107356911A CN 107356911 A CN107356911 A CN 107356911A CN 201710780728 A CN201710780728 A CN 201710780728A CN 107356911 A CN107356911 A CN 107356911A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- holder
- supporter
- radar system
- system transmitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置，包括半导体激光器，将来自所述半导体激光器的激光转换为光束并具有第一侧和与该第一侧相反的第二侧的耦合透镜，将来自所述耦合透镜的光束进行横向模式过滤的光学谐振腔，所述光学谐振腔包括振荡稳定的谐振腔体，光束进入所述谐振腔体的一端设置有输入反射镜，所述谐振腔体的另一端设置有输出反射镜；所述耦合透镜的第一侧面对所述半导体激光器，所述耦合透镜的第二侧面对所述输入反射镜。通过采用光学谐振腔实现半导体激光器出射光的模式过滤，不仅可以降低光束的发散角，还可以改善光斑形状，提高激光雷达探测光束的准直性，提高对目标物体的探测精度。
Description
技术领域
本发明涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置。
背景技术
激光雷达是利用向目标物体发射探测激光信号，然后将目标物体反射回的回波信号与发射信号进行比较以获得目标有关信息的一种装置。系统由发射激光，扫描部件，信号接收和处理等部分组成。其中，发射激光的发散角、发射功率等参数，对系统功能指标有重要影响。
激光雷达的发射激光模块一般采用半导体激光器，具有体积小、易于集成、性能稳定等优点。然而，其出射光束发散角一般很大，最大可达几十度，应用到激光雷达系统中时，传输到一定距离时光斑即扩散，无法精确探测目标。因此，一般需要对发射激光进行光束准直。
目前，半导体激光光束准直一般采用的方案是利用准直透镜，将半导体激光器的直接出射激光变为准直光束，可以将激光发散角降低。然而，这种方法很难改变激光横向模式，发射激光经过一定距离后仍然会发散，且因为在水平和竖直两个方向上发散角不一样，光束行进路径上光斑形状也无法保持规则圆形分布。
发明内容
为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置,用于降低光束的发散角，改善光般形状，提高激光雷达探测光束的准直性。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置，包括半导体激光器，将来自所述半导体激光器的激光转换为光束并具有第一侧和与该第一侧相反的第二侧的耦合透镜，将来自所述耦合透镜的光束进行横向模式过滤的光学谐振腔，所述光学谐振腔包括振荡稳定的谐振腔体，光束进入所述谐振腔体的一端设置有输入反射镜，所述谐振腔体的另一端设置有输出反射镜；所述耦合透镜的第一侧面对所述半导体激光器，所述耦合透镜的第二侧面对所述输入反射镜。
本发明通过采用光学谐振腔实现半导体激光器出射光的模式过滤，不仅可以降低光束的发散角，还可以改善光斑形状，提高激光雷达探测光束的准直性，提高对目标物体的探测精度。
优选地，所述耦合透镜的两面镀有激光增透膜。通过激光增透膜来提高激光通过耦合透镜的强度和效率，进而提高激光雷达探测光束的强度。
优选地，靠近耦合透镜一侧所在的输入反射镜上镀有激光增透膜，与之相对一侧面所在的输入反射镜上镀有激光反射膜；远离谐振腔体一侧所在的输出反射镜上镀有激光增透膜，与之相对一侧面所在的输出反射镜上镀有激光反射膜。通过激光增透膜来增强光束穿过的强度，通过激光反射膜来提高谐振腔体内光束的反射效率，使得光束能够在谐振腔体内充分反射，最大化的对半导体激光的横向模式实现过滤。
优选地，所述谐振腔体由低膨胀系数的微晶玻璃或形变系数小的金属材料构成。上述材料制成的谐振腔体具有很好的稳定性，能够保障光束在谐振腔体振荡稳定性。
优选地，还包括有支持器，所述支持器上设置有限定半导体激光器、耦合透镜、光学谐振腔位置的第一夹持件、第二夹持件和第三夹持件，所述第一夹持件上设置有固定半导体激光器的第一定位槽，所述第二夹持件上设置有固定耦合透镜的第二定位槽，所述第三夹持件上设置有固定光学谐振腔的第三定位槽。通过将半导体激光器、耦合透镜、光学谐振腔分别放置在支持器的不同位置，当需要测试不同类型的激光发射时，可很方便的更换半导体激光器、耦合透镜、光学谐振腔，并调节合适的位置进行测试。
优选地，所述第三夹持件固定在所述支持器的上表面上，且其与支持器一体成型。这样光学谐振腔的位置确定后，通过调节第一夹持件、第二夹持件的位置来调整激光发射的角度，使得第三夹持件作为位置调节的基点，有利于后续半导体激光器、耦合透镜位置的调整。
优选地，所述支持器的上表面由磁性材料制成，所述第一夹持件、第二夹持件均可吸附在所述支持器的上表面上。通过第一夹持件、第二夹持件吸附在支持器上，进而很方便的调节半导体激光器、耦合透镜的位置。
优选地，所述支持器的上表面不锈钢材料制成，所述第一夹持件、第二夹持件的底面均由磁性材料制成，使得第一夹持件、第二夹持件可吸附在所述支持器的上表面上。通过第一夹持件、第二夹持件吸附在支持器上，进而很方便的调节半导体激光器、耦合透镜的位置。
优选地，所述支持器的上表面上设置有刻度线，所述刻度线有两条，紧靠着支持器上表面的边缘且其沿着X轴、Y轴分布设置。通过刻度线现场人员有参照的进行位置调整，便于现场情况的记录和观察。
优选地，位于刻度线合围所在的支持器上表面上设置有若干条辅助线。上述辅助线为根据大量测试数据汇总后得出的标准化位置放置辅助线，现场人员在进行特定位置的激光发散角测试时可直接放置在辅助线标注的位置处。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的结构示意图。
图中：
1-半导体激光器；2-耦合透镜；3-光学谐振腔；31-输入反射镜；32-谐振腔体；33-输出反射镜；4-支持器；5-第一夹持件；6-第二夹持件；7-第三夹持件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例
参见附图1、图2所示，本实施例中的一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置，包括半导体激光器1，将来自所述半导体激光器1的激光转换为光束并具有第一侧和与该第一侧相反的第二侧的耦合透镜2，将来自所述耦合透镜2的光束进行横向模式过滤的光学谐振腔3，所述光学谐振腔3包括振荡稳定的谐振腔体32，光束进入所述谐振腔体32的一端设置有输入反射镜31，所述谐振腔体32的另一端设置有输出反射镜33；所述耦合透镜2的第一侧面对所述半导体激光器1，所述耦合透镜2的第二侧面对所述输入反射镜31。为了便于调节半导体激光器1、耦合透镜2、光学谐振腔3的位置，在本实施例中还包括有支持器4，所述支持器4上设置有限定半导体激光器、耦合透镜、光学谐振腔位置的第一夹持件5、第二夹持件6和第三夹持件7，所述第一夹持件5上设置有固定半导体激光器1的第一定位槽，所述第二夹持件6上设置有固定耦合透镜2的第二定位槽，所述第三夹持件7上设置有固定光学谐振腔3的第三定位槽。
工作原理：半导体激光器出射光通过耦合透镜进入光学谐振腔内，在两个反射镜(输入反射镜和输出反射镜)之间来回反射。通过设计两个反射镜的曲率半径，可以设定光学谐振腔的模式，从而可以对半导体激光的横向模式实现过滤，只有基模激光可以从光学谐振腔输出。经过光学谐振腔的作用后，出射激光的发散角降低，且横向模式为基模高斯光束，不会随着光束的行进改变形状。
上述两个反射镜的曲率半径计算公式如下：
其中，R是曲面反射镜的曲率半径，L是环形光源与反射镜之间的距离，n∞是使用平面反射镜所生成图像的大小，n是使用曲面反射镜所生成的图像的大小，其中L大于镜头焦距的2倍以使得环形光源在照相机上成像。
为了进一步提高激光雷达激光发射的效果，本实施例中在以下方便进行了改进：
1、所述耦合透镜的两面镀有激光增透膜；靠近耦合透镜一侧所在的输入反射镜上镀有激光增透膜，与之相对一侧面所在的输入反射镜上镀有激光反射膜；远离谐振腔体一侧所在的输出反射镜上镀有激光增透膜，与之相对一侧面所在的输出反射镜上镀有激光反射膜；
2、所述谐振腔体由低膨胀系数的微晶玻璃或形变系数小的金属材料构成；其中：低膨胀系数的微晶玻璃可用于激光导航陀螺、光学望远镜等重要科技领域，为已知的现有材料；形变系数小的金属材料为硬钢，由于硬钢无明显屈服点，强度高，不易变形，能够给光束给光束提供稳定的振荡空间。
当半导体激光器1、耦合透镜2、光学谐振腔3放置在支持器4上时，为了更好的调节半导体激光器1、耦合透镜2、光学谐振腔3在支持器4位置，本实施例中先将光学谐振腔3的放置位置进行固定，即将所述第三夹持件固定在所述支持器4的上表面上，且其与支持器一体成型。这样光学谐振腔3的位置确定后，通过调节第一夹持件、第二夹持件的位置来调整激光发射的角度，使得第三夹持件作为位置调节的基点，有利于后续半导体激光器、耦合透镜位置的调整。
为了更好的定位第一夹持件和第二夹持件，本实施例中采用磁性吸附的方式进行固定，具体为：所述支持器4的上表面由磁性材料制成，所述第一夹持件、第二夹持件均可吸附在所述支持器4的上表面上；或所述支持器4的上表面不锈钢材料制成，所述第一夹持件、第二夹持件的底面均由磁性材料制成，使得第一夹持件、第二夹持件可吸附在所述支持器的上表面上。
为了方便现场人员调试第一夹持件和第二夹持件的位置，并便于现场的信息采集和记录，所述支持器的上表面上设置有刻度线，所述刻度线有两条，紧靠着支持器上表面的边缘且其沿着X轴、Y轴分布设置。当采集到大量数据后可进行筛选，将常用几种调节位置线作为辅助线设置在支持器上表面上，方便后续人员进行相同的操作。
本发明通过采用光学谐振腔实现半导体激光器出射光的模式过滤，不仅可以降低光束的发散角，还可以改善光斑形状，提高激光雷达探测光束的准直性，提高对目标物体的探测精度。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置，其特征在于：包括半导体激光器，将来自所述半导体激光器的激光转换为光束并具有第一侧和与该第一侧相反的第二侧的耦合透镜，将来自所述耦合透镜的光束进行横向模式过滤的光学谐振腔，所述光学谐振腔包括振荡稳定的谐振腔体，光束进入所述谐振腔体的一端设置有输入反射镜，所述谐振腔体的另一端设置有输出反射镜；所述耦合透镜的第一侧面对所述半导体激光器，所述耦合透镜的第二侧面对所述输入反射镜。
2.根据权利要求1所述的一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置，其特征在于：所述耦合透镜的两面镀有激光增透膜。
3.根据权利要求1所述的一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置，其特征在于：靠近耦合透镜一侧所在的输入反射镜上镀有激光增透膜，与之相对一侧面所在的输入反射镜上镀有激光反射膜；远离谐振腔体一侧所在的输出反射镜上镀有激光增透膜，与之相对一侧面所在的输出反射镜上镀有激光反射膜。
4.根据权利要求1所述的一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置，其特征在于：所述谐振腔体由低膨胀系数的微晶玻璃或形变系数小的金属材料构成。
5.根据权利要求1所述的一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置，其特征在于：还包括有支持器，所述支持器上设置有限定半导体激光器、耦合透镜、光学谐振腔位置的第一夹持件、第二夹持件和第三夹持件，所述第一夹持件上设置有固定半导体激光器的第一定位槽，所述第二夹持件上设置有固定耦合透镜的第二定位槽，所述第三夹持件上设置有固定光学谐振腔的第三定位槽。
6.根据权利要求5所述的一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置，其特征在于：所述第三夹持件固定在所述支持器的上表面上，且其与支持器一体成型。
7.根据权利要求6所述的一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置，其特征在于：所述支持器的上表面由磁性材料制成，所述第一夹持件、第二夹持件均可吸附在所述支持器的上表面上。
8.根据权利要求6所述的一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置，其特征在于：所述支持器的上表面不锈钢材料制成，所述第一夹持件、第二夹持件的底面均由磁性材料制成，使得第一夹持件、第二夹持件可吸附在所述支持器的上表面上。
9.根据权利要求7或8所述的一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置，其特征在于：所述支持器的上表面上设置有刻度线，所述刻度线有两条，紧靠着支持器上表面的边缘且其沿着X轴、Y轴分布设置。
10.根据权利要求9所述的一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置，其特征在于：位于刻度线合围所在的支持器上表面上设置有若干条辅助线。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710780728.4A CN107356911A (zh) | 2017-09-01 | 2017-09-01 | 一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710780728.4A CN107356911A (zh) | 2017-09-01 | 2017-09-01 | 一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107356911A true CN107356911A (zh) | 2017-11-17 |
Family
ID=60291270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710780728.4A Pending CN107356911A (zh) | 2017-09-01 | 2017-09-01 | 一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107356911A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109375192A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-02-22 | 广州维思车用部件有限公司 | 自动驾驶系统、激光雷达及其激光发射结构 |
| CN111189355A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-05-22 | 南京理工大学 | 模拟射击系统及其实现方法 |
| CN111989591A (zh) * | 2019-03-25 | 2020-11-24 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 激光雷达及其装调方法 |
| CN113391319A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-09-14 | 森思泰克河北科技有限公司 | 一种激光雷达外壳的制造方法及激光雷达外壳 |
| US11782144B2 (en) | 2019-04-04 | 2023-10-10 | Suteng Innovation Technology Co., Ltd. | Lidar and adjustment method thereof |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN85104370A (zh) * | 1985-06-08 | 1986-12-03 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 高功率横流二氧化碳激光选模腔 |
| US5960015A (en) * | 1997-09-05 | 1999-09-28 | Uniphase Corporation | Two mode amplitude-stable intracavity-doubled laser and method |
| CN2566506Y (zh) * | 2002-08-02 | 2003-08-13 | 郑州大学 | 激光二极管端面泵浦的高效高功率固体激光器 |
| CN101483317A (zh) * | 2009-02-10 | 2009-07-15 | 福州高意通讯有限公司 | 一种半导体激光器的泵浦方式 |
| CN102168955A (zh) * | 2011-05-18 | 2011-08-31 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种光学球面曲率半径的检测方法 |
| CN102354901A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-02-15 | 武汉新特光电技术有限公司 | 半导体侧面泵浦固体激光器 |
| CN105203048A (zh) * | 2014-06-09 | 2015-12-30 | 温州博纳激光科技有限公司 | 曲率半径测量系统和方法 |
| CN205985736U (zh) * | 2016-09-07 | 2017-02-22 | 苏州英谷激光有限公司 | 一种紫外脉冲激光器 |
-
2017
- 2017-09-01 CN CN201710780728.4A patent/CN107356911A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN85104370A (zh) * | 1985-06-08 | 1986-12-03 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 高功率横流二氧化碳激光选模腔 |
| US5960015A (en) * | 1997-09-05 | 1999-09-28 | Uniphase Corporation | Two mode amplitude-stable intracavity-doubled laser and method |
| CN2566506Y (zh) * | 2002-08-02 | 2003-08-13 | 郑州大学 | 激光二极管端面泵浦的高效高功率固体激光器 |
| CN101483317A (zh) * | 2009-02-10 | 2009-07-15 | 福州高意通讯有限公司 | 一种半导体激光器的泵浦方式 |
| CN102168955A (zh) * | 2011-05-18 | 2011-08-31 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种光学球面曲率半径的检测方法 |
| CN102354901A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-02-15 | 武汉新特光电技术有限公司 | 半导体侧面泵浦固体激光器 |
| CN105203048A (zh) * | 2014-06-09 | 2015-12-30 | 温州博纳激光科技有限公司 | 曲率半径测量系统和方法 |
| CN205985736U (zh) * | 2016-09-07 | 2017-02-22 | 苏州英谷激光有限公司 | 一种紫外脉冲激光器 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 武丁二等: "LD端泵固体激光器谐振腔的选择", 《量子电子学报》 * |
| 郁道银等: "《工程光学》", 31 January 2000, 机械工业出版社 * |
| 郑植仁等: "《光学》", 31 October 2015, 哈尔滨工业大学出版社 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109375192A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-02-22 | 广州维思车用部件有限公司 | 自动驾驶系统、激光雷达及其激光发射结构 |
| CN111989591A (zh) * | 2019-03-25 | 2020-11-24 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 激光雷达及其装调方法 |
| CN111989591B (zh) * | 2019-03-25 | 2023-08-29 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 激光雷达及其装调方法 |
| US11782144B2 (en) | 2019-04-04 | 2023-10-10 | Suteng Innovation Technology Co., Ltd. | Lidar and adjustment method thereof |
| CN111189355A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-05-22 | 南京理工大学 | 模拟射击系统及其实现方法 |
| CN113391319A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-09-14 | 森思泰克河北科技有限公司 | 一种激光雷达外壳的制造方法及激光雷达外壳 |
| CN113391319B (zh) * | 2021-06-11 | 2022-07-29 | 森思泰克河北科技有限公司 | 一种激光雷达外壳的制造方法及激光雷达外壳 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107356911A (zh) | 一种减小激光雷达系统发射激光发散角的装置 | |
| CN101629903B (zh) | 散射式云粒子探测器光学系统 | |
| CN108646232A (zh) | 一种激光雷达的校正系统和激光雷达测距装置 | |
| CN105928689B (zh) | 一种卫星激光测距中激光远场发散角测量方法与装置 | |
| US8711336B1 (en) | Multipoint photonic doppler velocimetry using optical lens elements | |
| CN107449758B (zh) | 一种高效金刚石nv色心荧光收集装置 | |
| EP3722862A1 (en) | Laser radar system and control method thereof, method of obtaining scanning angle, and vehicle | |
| CN106405567A (zh) | 一种基于tof的测距系统及其校正方法 | |
| CN103576133A (zh) | 距离测量系统 | |
| CN107515403A (zh) | 一种tof三维测距传感器 | |
| CN204789995U (zh) | 一种测距系统 | |
| CN210005211U (zh) | 一种高速风洞纹影仪焦斑监测减震系统 | |
| CN116793329A (zh) | 干涉式光纤陀螺用光收发一体模块 | |
| US5016965A (en) | Optical package | |
| CN109631948A (zh) | 一种用于全站仪校准的光纤传递装置及方法 | |
| CN212008930U (zh) | 一种保护观测镜内雪崩管的综合测试装置 | |
| CN212569270U (zh) | 一种无热化激光发射镜头 | |
| DE2140500C3 (de) | Laserstrahlenempfänger | |
| CN209606724U (zh) | 一种4f系统精确调节装置 | |
| CN113364545A (zh) | 卫星激光通信终端跟踪精度的地面测试装置及测试方法 | |
| US10743765B2 (en) | Miniature imaging system for ophthalmic laser beam delivery system | |
| JPH11295559A (ja) | 半導体レーザモジュール | |
| CN1121608C (zh) | 可完全稳像调焦的远距离红外测温仪 | |
| CN218920427U (zh) | 一种小尺寸快速响应激光通信装置 | |
| CN110336932A (zh) | 一种具有实时校轴功能的激光/电视共光路系统及使用和校轴方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171117 |