CN109445119A - 激光发射系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光发射系统，包括第一光源装置、第二光源装置、分光器和合成器；其中，第一光源装置和第二光源装置分别与分光器光连接，分光器与合成器光连接；第一光源装置和第二光源装置均用于发射偏振态激光，其中偏振态激光包括P态激光和S态激光；分光器用于透射偏振态激光中P态激光并反射S态激光，或者透射偏振态激光中S态激光并反射P态激光；合成器用于将分光器输出的两路偏振态激光合成一路激光。本申请提供的激光发射系统，第一光源装置和第二光源装置发射的偏振态激光，通过分光器和合成器将两路激光合成一路，使得激光发射系统发射的激光频率翻倍，提高了激光发射系统发射激光的频率，进而提高了激光发射系统发射激光的性能。

Description

激光发射系统
技术领域
本发明涉及激光的技术领域，特别是涉及了一种激光发射系统。
背景技术
激光雷达作为一种测距的装置，被越来越多的应用于人们的生活之中，采用激光雷达的产品可广泛应用于无人驾驶、无人机、服务机器人、三维测量及数字建模等领域，为人们的生活提供了各种便利。
激光雷达的探测效果与激光发射装置的频率相关，发射频率越高，探测效果越好。通常采用激光光源产生激光，通过准直光路对激光进行准直，得到准直后的激光，即为发射激光。
采用上述方法产生的发射激光，由于受到发射光源本身的特性影响，发射激光的频率较低。
发明内容
基于此，有必要针对激光雷达的发射激光频率低的问题，提供一种激光发射系统。
一种激光发射系统，所述系统包括：第一光源装置、第二光源装置、分光器和合成器；其中，所述第一光源装置和所述第二光源装置分别与所述分光器光连接，所述分光器与所述合成器光连接；
所述第一光源装置和所述第二光源装置均用于发射偏振态激光；所述偏振态激光包括P态激光和S态激光；
所述分光器，用于透射所述偏振态激光中P态激光并反射S态激光；或者，所述分光器用于透射所述偏振态激光中S态激光并反射P态激光；
所述合成器，用于将所述分光器输出的两路偏振态激光合成一路激光。
在其中一个实施例中，所述系统还包括反射器，所述反射器分别与所述第二光源装置、所述分光器光连接；
所述反射器，用于将所述第二光源装置发射的所述偏振态激光反射至所述分光器。
在其中一个实施例中，所述第二光源装置包括延迟器；所述延迟器与所述反射器光连接；
所述延迟器用于延迟所述第二光源装置输出的偏振态激光的相位。
在其中一个实施例中，若所述第二光源装置输出的偏振态激光为第一偏振态激光，则所述延迟器具体用于延迟所述第一偏振态激光的相位，以输出第二偏振态激光；所述第一偏振态激光中P态激光多于S态激光，所述第二偏振态激光中所述S态激光多于所述P态激光；
或者，
若所述第二光源装置输出的偏振态激光为所述第二偏振态激光，则所述延迟器具体用于延迟所述第二偏振态激光的相位，以输出所述第一偏振态激光。
在其中一个实施例中，所述延迟器延迟相位为90°。
在其中一个实施例中，所述延迟器包括二分之一波片。
在其中一个实施例中，所述系统还包括第一准直器和第二准直器，所述第一准直器分别与所述第一光源装置、所述分光器光连接；所述第二准直器分别与所述第二光源模块、所述延迟器光连接；
所述第一准直器，用于减小所述第一光源装置输出的偏振态激光的发散角；
所述第二准直器，用于减小所述第二光源装置输出的偏振态激光的发散角。
在其中一个实施例中，所述系统还包括控制器；所述控制器分别与所述第一光源装置、第二光源装置连接；
所述控制器用于控制所述第一光源装置和所述第二光源装置同步发射所述偏振态激光；
或者，
所述控制器用于控制所述第一光源装置和所述第二光源装置间隔发射所述偏振态激光。
在其中一个实施例中，所述分光器包括偏振分光棱镜或偏振分光平片。
在其中一个实施例中，所述合成器包括四分之一玻片。
上述激光发射系统，包括第一光源装置、第二光源装置、分光器和合成器；其中，第一光源装置和第二光源装置分别与分光器光连接，分光器与合成器光连接；第一光源装置和第二光源装置均用于发射偏振态激光，其中偏振态激光包括P态激光和S态激光；分光器用于透射偏振态激光中P态激光并反射S态激光，或者透射偏振态激光中S态激光并反射P态激光；合成器用于将分光器输出的两路偏振态激光合成一路激光。本实施例中，第一光源装置和第二光源装置发射的偏振态激光，通过分光器和合成器将两路激光合成一路，使得激光发射系统发射的激光频率翻倍，提高了激光发射系统发射激光的频率，进而提高了激光发射系统发射激光的性能。
附图说明
图1为一个实施例提供的激光发射系统的结构示意图；
图1a为一个实施例提供的激光发射系统的结构示意图；
图2为一个实施例提供的激光发射系统的结构示意图；
图2a为一个实施例提供的激光发射系统的结构示意图；
图2b为一个实施例提供的反射器的结构示意图；
图3为一个实施例提供的激光发射系统的结构示意图；
图4为一个实施例提供的激光发射系统的结构示意图。
附图标记说明
100、激光发射系统； 10、第一光源装置；
20、第二光源装置； 30、分光器；
40、合成器； 50、反射器；
60、第一准直器； 70、第二准直器；
80、控制器； 201、延迟器。
具体实施方式
激光雷达作为一种测距的装置，被越来越多的应用于人们的生活之中，采用激光雷达的产品可广泛应用于无人驾驶、无人机、服务机器人、三维测量及数字建模等领域，为人们的生活提供了各种便利。激光雷达的探测效果与激光发射装置的频率相关，发射频率越高，探测效果越好。通常采用激光光源产生激光，通过准直光路对激光进行准直，得到准直后的激光，即为发射激光。采用上述方法产生的发射激光，由于受到发射光源本身的特性影响，发射激光的频率较低。本申请提供的激光发射系统，旨在解决上述问题。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
图1为一个实施例提供的激光发射系统的结构示意图，如图1所示，激光发射系统100包括：第一光源装置10、第二光源装置20、分光器30和合成器40；其中，第一光源装置10和第二光源装置20分别与分光器30光连接，分光器30与合成器40光连接；第一光源装置10和第二光源装置20均用于发射偏振态激光，其中，偏振态激光包括P态激光和S态激光；分光器30用于透射偏振态激光中P态激光并反射S态激光，或者分光器30用于透射偏振态激光中S态激光并反射P态激光；合成器40用于将分光器输出的两路偏振态激光合成一路激光。
具体的，第一光源装置10与第二光源装置20可以是气体激光器、固体激光器、半导体激光器、染料激光器或者自由电子激光器，本申请实施例对此不做限制，第一光源装置10与第二光源装置20均用于发射偏振态激光，其中，偏振态激光包括P态激光和S态激光，其可以是P态激光多于S态激光的偏振态激光，也可以是S态激光多于P态激光，本申请实施例对此不做限定。其中，P态激光与S态激光的相位可以相差90°。第一光源装置10和第二光源装置20分别与分光器30光连接，分光器30可以是通过在直角棱镜的斜面进行镀制多层干涉膜，然后胶合成一个立方体结构的光学元件，其可以使入射的P态激光透射，S态激光反射，或者，使入射的S态激光透射，P态激光反射，本申请实施例对此不做限制。合成器40可以用于将分光器输出的两路偏振态激光合成一路激光。
上述的第一光源装置10和第二光源装置20，可以垂直设置，如图1所示，也可以平行设置，如图1a所示，本申请实施例对此不做限制。第一光源装置10发射的偏振态激光可以是P态激光多于S态激光的偏振态激光，也可以是S态激光多于P态激光的偏振态激光；本申请实施例对此不做限制。第二光源装置20发射的偏振态激光可以是P态激光多于S态激光的偏振态激光，也可以是S态激光多于P态激光的偏振态激光；本申请实施例对此不做限制。其中第一光源装置10和第二光源装置20可以同时发射P态激光多于S态激光的偏振态激光；也可以同时发射S态激光多于P态激光的偏振态激光；还可以是第一光源装置10发射P态激光多于S态激光的偏振态激光，第二光源装置20发射S态激光多于P态激光的偏振态激光；还可以是是第一光源装置10发射S态激光多于P态激光的偏振态激光，第二光源装置20发射P态激光多于S态激光的偏振态激光；本申请实施例对此不做限制。
在第一光源装置10和第二光源装置20发射的偏振态激光通过分光器30时，在上述实施例的基础上，分光器30可以透射偏振态激光中P态激光并反射S态激光；或者，分光器用于透射偏振态激光中S态激光并反射P态激光。例如，如图1所示，当第一光源装置10和第二光源装置20垂直设置时，第一光源装置10发射的偏振态激光为P态激光多于S态激光的偏振态激光，第二光源装置20发射的偏振态激光为S态激光多于P态激光的偏振态激光，分光器30用于透射偏振态激光中P态激光并反射S态激光时；如图1所示，第一光源装置10发射的偏振态激光为P态激光多于S态激光的偏振态激光，通过分光器30透射其中P态激光，反射S态激光；第二光源装置20发射的偏振态激光为S态激光多于P态激光的偏振态激光，通过分光器30透射其中P态激光，反射S态激光；则第一光源装置10发射的偏振态激光中的P态激光，和第二光源装置20发射的偏振态激光中的S态激光，通过分光器30后，成为向同一方向输出的两路激光。
在具体将两路激光合成一路激光的过程中，可以同时将两路激光合成一路激光，也可以间隔预设的时间间隔将两路激光合成一路激光，本申请实施例对此不做限制。其可以是通过合成器40同时或者间隔预设的时间间隔，将两路激光合成一路激光；还可以是使用控制装置，控制第一光源装置10和第二光源装置20同时发射偏振态激光，使得合成器40同时将两路激光合成一路激光，或者，控制第一光源装置10和第二光源装置20间隔预设的时间间隔发射偏振态激光，使得合成器40同时将两路激光合成一路激光；本申请实施例对此不做限制。
上述激光发射系统，包括第一光源装置、第二光源装置、分光器和合成器；其中，第一光源装置和第二光源装置分别与分光器光连接，分光器与合成器光连接；第一光源装置和第二光源装置均用于发射偏振态激光，其中偏振态激光包括P态激光和S态激光；分光器用于透射偏振态激光中P态激光并反射S态激光，或者透射偏振态激光中S态激光并反射P态激光；合成器用于将分光器输出的两路偏振态激光合成一路激光。本实施例中，第一光源装置和第二光源装置间隔发射的偏振态激光，通过分光器和合成器将两路激光合成一路，使得激光发射系统发射的激光频率翻倍，提高了激光发射系统发射激光的频率，进而提高了激光发射系统发射激光的性能。
在上述实施例的基础上，可以通过反射器将其中一个光源装置发射出的偏振态激光反射至分光器，使得光源装置的放置位置更加灵活。下面通过图2来详细说明。
图2为另一实施例提供的激光发射系统的结构示意图，如图2所示，激光发射系统100还包括反射器50，反射器50分别与第二光源装置20、分光器30光连接；反射器50用于将第二光源装置20发射的偏振态激光反射至分光器30。
具体的，反射器50可以是反射镜，偏振分光棱镜或偏振分光平片；本申请实施例对此不做限制。反射器50可以包括一个反射器，或多个反射器，本申请实施例对此不做限制。反射器50分别与第二光源装置20、分光器30光连接；反射器50用于将第二光源装置20发射的偏振态激光反射至分光器30。
在上述实施例的基础上，如图2所示，当第一光源装置10与第二光源装置20平行放置时，反射器50可以将第二光源装置20发射的偏振态激光反射至分光器30,可选地，分光器30包括偏振分光棱镜或偏振分光平片；或者，如图2a所示，当第一光源装置10与第二光源装置20垂直放置时，反射器50可以将第二光源装置20发射的偏振态激光反射至分光器30；本申请实施例对此不做限制。进一步地，当反射器50包括多个反射器时，可以通过多个反射器组成反射器阵列，如图2b所示，反射器50可以将第二光源装置20发射的偏振态激光反射至分光器30。
上述激光发射系统还包括反射器，反射器分别与第二光源装置、分光器光连接；反射器用于将第二光源装置发射的偏振态激光反射至分光器。本实施例中，激光发射系统采用反射器将第二光源装置发射的偏振态激光反射至分光器，使得该激光发射系统中的第一光源装置和第二光源装置的位置可以根据实际需求设置，提高了放置第一光源装置和第二光源装置的位置的灵活性，提高了用户使用激光发射系统的体验性。
激光发射系统还可以通过延迟器来延迟偏振态激光的相位，使得偏振态激光中的P态激光相位延迟，以得到S态激光，或者，使得偏振态激光中的S态激光相位延迟，以得到P态激光，进一步地提升激光发射系统使用的灵活度。可选地，继续如图2所示，第二光源装置20包括延迟器201；延迟器201与反射器30光连接；延迟器201用于延迟第二光源装置20输出的偏振态激光的相位。
具体的，延迟器201可以包括一个延迟器，也可以包括多个延迟器，本申请实施例对此不做限制。延迟器201可以与反射器50光连接，用于延迟第二光源装置20输出的偏振态激光的相位。当延迟器201包括多个延迟器时，可以通过多个延迟器组合，使得经过第二光源装置20输出的偏振态激光延迟相位后，到达反射器50，并通过反射器50进入分光器30。可选地，延迟器201延迟相位为90°；延迟器201包括二分之一波片。
可选地，若第二光源装置20输出的偏振态激光为第一偏振态激光，则延迟器201具体用于延迟第一偏振态激光的相位，以输出第二偏振态激光，其中，第一偏振态激光中P态激光多于S态激光，第二偏振态激光中S态激光多于P态激光；或者，若第二光源装置20输出的偏振态激光为第二偏振态激光，则延迟器201具体用于延迟第二偏振态激光的相位，以输出第一偏振态激光。
具体的，在上述实施例的基础上，延迟器201延迟第二光源装置20输出的偏振态激光，并将延迟后的偏振态激光通过反射器50反射至分光器30，最终通过合成器40与第一光源装置10发射的偏振态激光合成，形成一路激光，可选地，合成器40包括四分之一玻片。例如，如图2所示，第一光源装置10和第二光源装置20发射的偏振态激光为第一偏振态激光，第一光源装置10发射的第一偏振态激光，通过分光器30透射P态激光至合成器40，反射S态激光；第二光源装置20发射第一偏振态激光，通过延迟器201延迟相位，以输出第二偏振态激光，并通过反射器50反射至分光器30，分光器30透射第二偏振态激光中的P态激光，反射S态激光至合成器40；合成器40将第一光源装置10输出的P态激光，和第二光源装置输出，并经过延迟器转换的S态激光合成一路圆偏振激光输出。
上述激光发射系统，包括延迟器，延迟器与反射器光连接；延迟器用于延迟第二光源装置输出的偏振态激光的相位。本实施例中，激光发射系统通过延迟器延迟第二光源装置输出的偏振态激光的相位，以实现第一偏振态激光和第二偏振态激光之间的转换，使得第一光源装置和第二光源装置可以发射不同的偏振态激光，提高了激光发射系统的灵活性。
进一步地，激光发射系统还可以通过准直器来提高发射激光的准确性，下面通过图3所示的实施例来详细说明。图3为另一实施例提供的激光发射系统的结构示意图，如图3所示，激光发射系统100还包括第一准直器60和第二准直器70，第一准直器60分别与第一光源装置10、分光器30光连接；第二准直器70分别与第二光源模块20、延迟器201光连接；第一准直器60用于减小第一光源装置10输出的偏振态激光的发散角；第二准直器70用于减小第二光源装置20输出的偏振态激光的发散角。
具体的，准直器用于减小偏振态激光的发散角，以达到发射出的激光束的方向性。本实施例中，第一准直器60和第二准直器70可以采用菲涅尔波带法、零级条纹干涉法、零级衍射同心圆法、不对称位相板法、海定格非定位干涉条纹法、对称双光束法或者单模光纤法来减小偏振态激光的发散角，本申请实施例对此不做限制。其中第一准直器60分别与第一光源装置10、分光器30光连接，第一准直器60接收到第一光源装置10输出的偏振态激光，通过第一准直器60减小该偏振态激光的发散角，以得到方向性高的偏振态激光，并将方向性高的偏振态激光发射至分光器30；第二准直器70接收到第二光源装置20输出的偏振态激光，通过第二准直器70减小该偏振态激光的发散角，以得到方向性高的偏振态激光，并将该方向性高的偏振态激光发送到延迟器201，通过延迟器201延迟该方向性高的偏振态激光的相位，并将该延迟相位的方向性高的偏振态激光发送给分光器30。例如，如图3所示，若第一光源装置10和第二光源装置20发射的偏振态激光为第一偏振态激光，第一光源装置10发射的第一偏振态激光，经过第一准直器60减小其发散角，得到方向性高的第一偏振态激光，并通过分光器30透射P态激光至合成器40，反射S态激光；第二光源装置20发射第一偏振态激光，通过第二准直器70减小其发散角，得到方向性高的第一偏振态激光，并通过延迟器201延迟相位，以输出第二偏振态激光，并通过反射器50反射至分光器30，分光器30透射第二偏振态激光中的P态激光，反射S态激光至合成器40；合成器40将第一光源装置10输出的P态激光，和第二光源装置输出，并经过延迟器转换的S态激光合成一路圆偏振激光输出。
图4为另一实施例提供的激光发射系统的结构示意图，如图4所示，激光发射系统100还包括控制器80；控制器80分别与第一光源装置10、第二光源装置20连接；控制器80用于控制第一光源装置10和第二光源装置20同步发射偏振态激光；或者，控制器80用于控制第一光源装置10和第二光源装置20间隔发射偏振态激光。
具体的，控制器80可以用于控制第一光源装置10和第二光源装置20同时发射偏振态激光；或者，控制器80用于控制第一光源装置10和第二光源装置20间隔发射偏振态激光。其可以固定设置为控制第一光源装置10和第二光源装置20同步发射偏振态激光，或者控制第一光源装置10和第二光源装置20间隔发射偏振态激光，也可以通过修改控制器80的设置，以满足用户的需求。例如，控制器80为可修改的控制器，根据用户的设置，可以将控制器80设置为控制第一光源装置10和第二光源装置20同步发射偏振态激光，若第一光源装置10和第二光源装置20发射偏振态激光均为第一偏振态激光，则第一光源装置10发射的偏振态激光通过分光器30透射P态激光到达合成器40，反射S态激光；第二光源装置20发射的第一偏振态激光，通过延迟器201得到第二偏振态激光，第二偏振态激光通过反射器50到达分光器30，分光器30反射S态激光至合成器40，透射P态激光。由于第一光源装置10和第二光源装置20同步发射偏振态激光，则合成器40同时将该两路激光合成一路激光，使得合成的一路激光的功率得到了大幅提升。或者，根据用户的设置，可以将控制器80设置为控制第一光源装置10和第二光源装置20间隔发射偏振态激光，合成器40在将两路激光合成一路激光时，由于第一光源装置10和第二光源装置20间隔发射偏振态激光，合成的激光频率提升为第一光源装置10和第二光源装置20发射偏振态激光的频率的两倍。
上述激光发射系统，还包括控制器；控制器分别与第一光源装置、第二光源装置连接；控制器用于控制第一光源装置和第二光源装置同时发射偏振态激光；或者，控制器用于控制第一光源装置和第二光源装置间隔发射偏振态激光。本实施例中，激光发射系统通过控制器控制第一光源装置和第二光源装置同时发射偏振态激光；或者，控制第一光源装置和第二光源装置间隔发射偏振态激光，当第一光源装置和第二光源装置同时发射偏振态激光，通过合成器合成一路激光时，提高了发射激光的功率，当第一光源装置和第二光源装置间隔发射偏振态激光，通过合成器合成一路激光时，提高了发射激光的功率，因此，激光发射系统通过控制器，使得激光发射系统可以提高发射激光的频率或者功率，提高了激光发射器的灵活性。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光发射系统，其特征在于，所述系统包括：第一光源装置、第二光源装置、分光器和合成器；其中，所述第一光源装置和所述第二光源装置分别与所述分光器光连接，所述分光器与所述合成器光连接；
所述第一光源装置和所述第二光源装置均用于发射偏振态激光；所述偏振态激光包括P态激光和S态激光；
所述分光器，用于透射所述偏振态激光中P态激光并反射S态激光；或者，所述分光器用于透射所述偏振态激光中S态激光并反射P态激光；
所述合成器，用于将所述分光器输出的两路偏振态激光合成一路激光。
2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述系统还包括反射器，所述反射器分别与所述第二光源装置、所述分光器光连接；
所述反射器，用于将所述第二光源装置发射的所述偏振态激光反射至所述分光器。
3.根据权利要求2所述系统，其特征在于，所述第二光源装置包括延迟器；所述延迟器与所述反射器光连接；
所述延迟器用于延迟所述第二光源装置输出的偏振态激光的相位。
4.根据权利要求3所述系统，其特征在于，
若所述第二光源装置输出的偏振态激光为第一偏振态激光，则所述延迟器具体用于延迟所述第一偏振态激光的相位，以输出第二偏振态激光；所述第一偏振态激光中P态激光多于S态激光，所述第二偏振态激光中所述S态激光多于所述P态激光；
或者，
若所述第二光源装置输出的偏振态激光为所述第二偏振态激光，则所述延迟器具体用于延迟所述第二偏振态激光的相位，以输出所述第一偏振态激光。
5.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述延迟器延迟相位为90°。
6.根据权利要求5所述系统，其特征在于，所述延迟器包括二分之一波片。
7.根据权利要求3-6任一项所述系统，其特征在于，所述系统还包括第一准直器和第二准直器，所述第一准直器分别与所述第一光源装置、所述分光器光连接；所述第二准直器分别与所述第二光源模块、所述延迟器光连接；
所述第一准直器，用于减小所述第一光源装置输出的偏振态激光的发散角；
所述第二准直器，用于减小所述第二光源装置输出的偏振态激光的发散角。
8.根据权利要求1-6任一项所述系统，其特征在于，所述系统还包括控制器；所述控制器分别与所述第一光源装置、第二光源装置连接；
所述控制器用于控制所述第一光源装置和所述第二光源装置同步发射所述偏振态激光；
或者，
所述控制器用于控制所述第一光源装置和所述第二光源装置间隔发射所述偏振态激光。
9.根据权利要求1-6任一项所述系统，其特征在于，所述分光器包括偏振分光棱镜或偏振分光平片。
10.根据权利要求1-6任一项所述系统，其特征在于，所述合成器包括四分之一玻片。
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