CN110412538B - 线性扫频激光源及激光雷达 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种线性扫频激光源及激光雷达，涉及激光技术领域，该线性扫频激光源包括主激光器、跟随激光器、光学锁相环和线性调频微波信号源；主激光器发射的第一激光和跟随激光器发射的第二激光耦合进入光学锁相环的第一输入端口；线性调频微波信号源包括信号源本体和倍频器，倍频器分别与信号源本体和光学锁相环的第二输入端口连接；光学锁相环的输出端口与跟随激光器的调制端口连接。该线性扫频激光源不需要使用相位调制器和马赫曾德调制器即可实现对跟随激光器的宽范围线性扫频，与现有技术相比，大幅降低了成本；该线性扫频激光源的各个器件均可以量产，且便于集成，从而能够缩小体积，适合用于成本要求高、需要量产的激光雷达产品。

Description

线性扫频激光源及激光雷达

本申请要求于2018年5月26日提交美国专利商标局的申请号为62676965，名称为“用于连续调频激光雷达的调频激光源产生的方法”的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其是涉及一种线性扫频激光源及激光雷达。

背景技术

OPLL(optical phase lock loop，光学锁相环)是一种通过信号相位反馈控制激光器输出信号频率的系统，使从激光器跟踪主激光器的频率，与主激光器频率的变化保持一致，从而实现恒定的输出信号频率差。

线性扫频激光源能够输出线性扫频的激光信号。线性扫频激光源可以应用于激光雷达，通过线性扫频的激光信号验证距离测量。目前已有线性扫频激光源使用OPLL实现大范围调频激光。

图1为一种基于光频率梳和光学锁相环的扫频激光系统框图，如图1所示，由基于Fractional-N锁相环的射频频综生成一个微波信号，通过线性扫描小数分频比N.F使此微波信号在频率f₁和f₂之间线性扫频。将所生成的微波信号经过宽带微波功率放大器进行放大，驱动相位调制器和马赫曾德调制器对光纤激光器的输出光进行调制。输出光经过相位调制器PM和马赫曾德调制器MZM级联调制后可以在光谱上产生高阶的调制边带从而产生光频梳。扫频光频梳的第N根梳齿会在Nf₁到Nf₂之间线性扫频。随后利用OPLL将另一个激光器锁在扫频光频梳的第N根梳齿上，其目的是对扫频光频梳的梳齿进行抽取和放大，从而实现单光频的宽范围线性扫描。

然而上述线性扫频激光源的结构过于复杂，用到了昂贵的难以量产的相位调制器(上万元)和马赫曾德调制器(上万元)等，导致成本较高，不适合用于成本要求高、需要量产的相关产品，如自动驾驶用激光测距和雷达产品。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种线性扫频激光源及激光雷达，以低成本地实现单光频的宽范围线性扫描。

第一方面，本发明实施例提供了一种线性扫频激光源，包括主激光器、跟随激光器、光学锁相环和线性调频微波信号源；所述主激光器发射的第一激光和所述跟随激光器发射的第二激光耦合进入所述光学锁相环的第一输入端口；所述线性调频微波信号源包括信号源本体和倍频器，所述倍频器分别与所述信号源本体和所述光学锁相环的第二输入端口连接；所述光学锁相环的输出端口与所述跟随激光器的调制端口连接；

所述信号源本体用于产生频率线性变化的微波信号，所述倍频器用于对所述微波信号进行倍频处理得到倍频微波信号并输出至所述光学锁相环，以增加频率扫描的范围；所述光学锁相环用于获取所述第一激光和所述第二激光的激光差频信号，并将所述激光差频信号的频率锁频至所述倍频微波信号的频率，以实现对所述跟随激光器的线性扫频。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述光学锁相环包括依次连接的第一耦合器、第一光电检测器、混频器、滤波器和放大器；

所述第一输入端口为所述第一耦合器的输入端口，所述第二输入端口为所述混频器的输入端口，所述光学锁相环的输出端口为所述放大器的输出端口。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一光电检测器包括光电二极管或平衡光电二极管。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述主激光器和所述跟随激光器均包括半导体激光器、光纤激光器或固体激光器；通过注入电流、压电陶瓷、微电子机械系统MEMS器件和温度中的任一种对所述跟随激光器进行连续频率调制。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述信号源本体包括压控振荡器、锁相环频率合成器或直接数字频率合成器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述光学锁相环包括科斯塔斯环或判决驱动环。

结合上述第一方面或其任一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述主激光器、所述跟随激光器、所述光学锁相环和所述线性调频微波信号源均集成于芯片上。

第二方面，本发明实施例还提供一种激光雷达，包括如上述第一方面或其任一种可能的实施方式所述的线性扫频激光源，还包括雷达本体；

所述线性扫频激光源还包括设置在所述跟随激光器与所述光学锁相环的第一输入端口之间的第一分束器，所述第一分束器用于将所述跟随激光器发射的激光分成所述第二激光和第三激光两部分，其中，所述第三激光为所述雷达本体的工作光源。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述雷达本体包括第二分束器、发射接收器、扫描机构和信号处理单元；所述信号处理单元包括依次设置的第二耦合器、第二光电检测器、差分放大器和处理器，所述第二耦合器上设置有偏振旋转片；所述第二分束器分别与所述发射接收器和所述第二耦合器连接，所述发射接收器还分别与所述扫描机构和所述第二耦合器连接；

所述第二分束器用于将所述第三激光分为测试光和本振光两部分，其中，所述测试光进入所述发射接收器，并经由所述扫描机构发射出去；所述本振光进入所述第二耦合器；

所述测试光经被测目标反射后，再经由所述扫描机构和所述发射接收器进入所述第二耦合器；所述信号处理单元通过所述第二耦合器对来自所述第二分束器和所述发射接收器的两路激光进行耦合，并经由所述第二光电检测器、所述差分放大器和所述处理器得到被测目标的测量结果。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述发射接收器包括偏振分束器，所述信号处理单元为两个；所述第二分束器分别与两个所述信号处理单元的第二耦合器连接，所述偏振分束器分别与两个所述信号处理单元的第二耦合器连接；

所述偏振分束器用于将所述被测目标反射回的激光分成两路不同偏振方向的偏振信号光，两路所述偏振信号光分别进入对应的所述第二耦合器。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例中，线性扫频激光源包括主激光器、跟随激光器、光学锁相环和线性调频微波信号源；主激光器发射的第一激光和跟随激光器发射的第二激光耦合进入光学锁相环的第一输入端口；线性调频微波信号源包括信号源本体和倍频器，倍频器分别与信号源本体和光学锁相环的第二输入端口连接；光学锁相环的输出端口与跟随激光器的调制端口连接；信号源本体用于产生频率线性变化的微波信号，倍频器用于对该微波信号进行倍频处理得到扫频范围增大的倍频微波信号并输出至光学锁相环；光学锁相环用于获取第一激光和第二激光的激光差频信号，并将该激光差频信号的频率锁频至倍频微波信号的频率，以实现对跟随激光器的线性扫频。可见，该线性扫频激光源不需要使用相位调制器和马赫曾德调制器即可实现对跟随激光器的宽范围线性扫频，与现有技术相比，大幅降低了成本；另外，该线性扫频激光源的各个器件均可以量产，且便于集成，从而能够缩小体积，适合用于成本要求高、需要量产的相关产品。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种基于光频率梳和光学锁相环的扫频激光系统框图；

图2为本发明实施例提供的一种线性扫频激光源的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种线性扫频激光源的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种激光雷达的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种具体的激光雷达的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种激光雷达的测距原理示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种激光雷达的结构示意图。

图标：

110-主激光器；120-跟随激光器；130-光学锁相环；131-第一耦合器；132-第一光电检测器；133-混频器；134-滤波器；135-放大器；140-线性调频微波信号源；141-信号源本体；142-倍频器；150-第一分束器；20-雷达本体；210-第二分束器；220-发射接收器；221-偏振分束器；230-扫描机构；240-信号处理单元；241-第二耦合器；242-第二光电检测器；243-差分放大器；244-处理器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前线性扫频激光源的结构过于复杂，成本较高，集成难度大，体积难以缩小，不适合用于成本要求高、需要量产的自动驾驶用激光测距和雷达产品。基于此，本发明实施例提供的一种线性扫频激光源及激光雷达，无需使用相位调制器和强度调制器(马赫曾德调制器)，实现起来更为简单，如果采用集成光电子器件可以实现低成本和规模量产。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种线性扫频激光源进行详细介绍。

实施例一：

图2为本发明实施例提供的一种线性扫频激光源的结构示意图，如图2所示，该线性扫频激光源包括主激光器110、跟随激光器120、光学锁相环130和线性调频微波信号源140；主激光器110发射的第一激光和跟随激光器120发射的第二激光耦合进入光学锁相环130的第一输入端口；线性调频微波信号源140包括信号源本体141和倍频器142，倍频器142分别与信号源本体141和光学锁相环130的第二输入端口连接；光学锁相环130的输出端口与跟随激光器120的调制端口连接。信号源本体141用于产生频率线性变化的微波信号，倍频器142用于对该微波信号进行倍频处理得到倍频微波信号并输出至光学锁相环130，以增加频率扫描的范围；光学锁相环130用于获取第一激光和第二激光的激光差频信号，并将该激光差频信号的频率锁频至倍频微波信号的频率，以实现对跟随激光器120的线性扫频。

具体地，倍频器142可以对信号源本体141产生的微波信号进行任意整数或分数倍频处理。

当线性扫频激光源应用于激光雷达时，因为线性扫频相干激光雷达的探测距离分辨率与扫频范围成反比(探测距离分辨率＝c/2B，其中c为光速，B为扫频范围)，通过倍频器142将线性调频微波信号源140的频率进行倍频，可以增加扫频范围，从而可以提高激光雷达的探测距离分辨率。

上述线性扫频激光源的所有光学元件之间的连接和耦合，可以是通过自由空间的，或者是传统光波导例如光纤，或者是芯片上集成的光波导例如硅基、氮化硅、二氧化硅(SiO₂玻璃)等。优选地，主激光器110、跟随激光器120、光学锁相环130和线性调频微波信号源140均集成于芯片上，例如基于SiO₂或半导体材料的光芯片或电信号处理芯片。在一种可能的实现方式中，使用半导体工艺将主激光器110、跟随激光器120、光学锁相环130和线性调频微波信号源140，以及相关的电路元件都集成于芯片上，这样大大缩小了体积，并降低了耦合组装的难度和成本。

可选地，主激光器110和跟随激光器120均采用窄线宽激光器。主激光器110和跟随激光器120均可以包括半导体激光器、光纤激光器或固体激光器。半导体激光器可以但不限于为FP(Fabry-perot，法布里-珀罗)半导体激光器、DFB(Distributed Feedback，分布反馈)半导体激光器或外腔式半导体激光器。另外，可以但不限于通过注入电流、压电陶瓷、MEMS(MicroElectroMechanicalSystems，微电子机械系统)器件和温度中的任一种对跟随激光器120进行连续频率调制。

进一步地，主激光器110和跟随激光器120可以但不限于使用低成本易于集成的半导体激光器，这使得线性扫频激光源以低成本集成的方式生产成为可能，有利于降低成本和大规模商业化。

可选地，信号源本体141包括VCO(voltage controlled oscillator，压控振荡器)、PLL(Phase locked loop，锁相环频率合成器)或DDS(Direct Digital Synthesizer，直接数字式频率合成器)。信号源本体141的目的是产生一个快速的频率连续变化的微波信号，然后再通过N倍频器将信号源本体141的频率进行N倍频以增加扫频范围N倍。优选地，信号源本体141采用PLL或DDS，从而可以产生高度线性扫频信号。

可选地，上述光学锁相环130包括科斯塔斯环或判决驱动环。

本发明实施例中，线性扫频激光源包括主激光器、跟随激光器、光学锁相环和线性调频微波信号源；主激光器发射的第一激光和跟随激光器发射的第二激光耦合进入光学锁相环的第一输入端口；线性调频微波信号源包括信号源本体和倍频器，倍频器分别与信号源本体和光学锁相环的第二输入端口连接；光学锁相环的输出端口与跟随激光器的调制端口连接；信号源本体用于产生频率线性变化的微波信号，倍频器用于对该微波信号进行倍频处理得到扫频范围增大的倍频微波信号并输出至光学锁相环；光学锁相环用于获取第一激光和第二激光的激光差频信号，并将该激光差频信号的频率锁频至倍频微波信号的频率，以实现对跟随激光器的线性扫频。可见，该线性扫频激光源不需要使用相位调制器和马赫曾德调制器即可实现对跟随激光器的宽范围线性扫频，与现有技术相比，大幅降低了成本；另外，该线性扫频激光源的各个器件均可以量产，且便于集成，从而能够缩小体积，适合用于成本要求高、需要量产的相关产品。

图3为本发明实施例提供的另一种线性扫频激光源的结构示意图，如图3所示，上述光学锁相环130包括依次连接的第一耦合器131、第一光电检测器132、混频器133、滤波器134和放大器135；上述第一输入端口为第一耦合器131的输入端口，上述第二输入端口为混频器133的输入端口，光学锁相环130的输出端口为放大器135的输出端口。

上述线性扫频激光源的工作原理如下：跟随激光器120发射的第二激光通过第一耦合器131与主激光器110发射的第一激光耦合，并通过第一光电检测器132测量产生差频信号；检测到的激光差频信号与线性调频微波信号源140产生的倍频微波信号通过混频器133再一次产生基带差频信号，该基带差频信号经过模拟或数字的滤波器134和放大器135处理，再反馈至跟随激光器120的调制端口。这样当光学锁相环130工作时，跟随激光器120的频率和主激光器110的频率的差等于倍频微波信号的频率，如果线性调频该倍频微波信号，就可以实现跟随激光器120频率的线性调频。

优选地，为了使跟随激光器120更好地跟随微波信号频率调制，也可以依据预先设定的调频速度加载一个与线性调频微波信号源140协同的调制信号在跟随激光器120的调制端口，以减小光学锁相环130的压力。

可选地，第一光电检测器132包括单个光电二极管(例如Si、Ge、GaAs、InGaAs)或平衡光电二极管(balanced detector)，以及后续的跨阻放大电路、滤波电路等。

另外，本实施例中的光学锁相环130里的光电子元件可以通过CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)半导体硅加工工艺实现芯片上的集成，例如第一耦合器131、第一光电检测器132以及连接用的波导，相关的电路功能部分亦可以采用CMOS集成于硅芯片，从而提高整体的集成度，降低组装生产难度和成本。

实施例二：

图4为本发明实施例提供的一种激光雷达的结构示意图。如图4所示，该激光雷达包括如上述实施例一的线性扫频激光源(虚线部分)，还包括雷达本体20；该线性扫频激光源还包括设置在跟随激光器120与光学锁相环130的第一输入端口之间的第一分束器150，第一分束器150用于将跟随激光器120发射的激光分成第二激光和第三激光两部分，其中，第三激光为雷达本体20的工作光源。

本发明实施例中，线性扫频激光源包括主激光器、跟随激光器、光学锁相环和线性调频微波信号源；主激光器发射的第一激光和跟随激光器发射的第二激光耦合进入光学锁相环的第一输入端口；线性调频微波信号源包括信号源本体和倍频器，倍频器分别与信号源本体和光学锁相环的第二输入端口连接；光学锁相环的输出端口与跟随激光器的调制端口连接；信号源本体用于产生频率线性变化的微波信号，倍频器用于对该微波信号进行倍频处理得到扫频范围增大的倍频微波信号并输出至光学锁相环；光学锁相环用于获取第一激光和第二激光的激光差频信号，并将该激光差频信号的频率锁频至倍频微波信号的频率，以实现对跟随激光器的线性扫频。可见，该线性扫频激光源不需要使用相位调制器和马赫曾德调制器即可实现对跟随激光器的宽范围线性扫频，与现有技术相比，大幅降低了成本；另外，该线性扫频激光源的各个器件均可以量产，且便于集成。因此，基于上述线性扫频激光源的激光雷达，成本低，有利于激光雷达的大规模商业化。

图5为本发明实施例提供的一种具体的激光雷达的结构示意图，如图5所示，雷达本体20包括第二分束器210、发射接收器220、扫描机构230和信号处理单元240；信号处理单元240包括依次设置的第二耦合器241、第二光电检测器242、差分放大器243和处理器244；第二分束器210分别与发射接收器220和第二耦合器241连接，发射接收器220还分别与扫描机构230和第二耦合器241连接。

第二分束器210用于将上述第三激光分为测试光和本振光两部分，其中，能量较高的测试光进入发射接收器220，经透镜系统变为准直光，并经由扫描机构230发射出去，扫描机构230对空间进行一维或二维方向的扫描；能量较低的本振光进入第二耦合器241；测试光经被测目标反射(或散射)后变为信号光，信号光通常通过同一光路径经由扫描机构230和发射接收器220进入第二耦合器241；信号处理单元240通过第二耦合器241对来自第二分束器210的本振光和发射接收器220的信号光进行耦合，并经由第二光电检测器242、差分放大器243和处理器244得到被测目标的测量结果。

对于信号处理单元240，处理器244可以包括依次连接的模数转换器、数字处理单元和数模转换器等。具体地，信号光在第二耦合器241处与从第二分束器210而来的本振光耦合；第二耦合器241输出一束或两束耦合后的光，经由第二光电检测器242转换为差频电信号，再经由差分放大器243的处理、处理器244的模数转换处理和数字信号处理得到被测目标的距离和/或速度信息。另外，如图5所示，在该激光雷达的工作过程中，处理器244还用于向线性调频微波信号源140和扫描机构230反馈协同控制信号。

可选地，上述发射接收器220包括光环形器或简单的分束器。

可选地，上述扫描机构230则可以是galvo偏转反射镜、旋转双棱镜、MEMS反射镜或者光学相控阵等。

可选地，为了使第二分束器210的本振光和发射接收器220的信号光耦合时偏振方向一致，第二耦合器241上还设置有偏振旋转片。第二耦合器241通过偏振旋转片旋转本振光或信号光从而使得二者耦合时偏振方向保持一致。

可选地，上述第二耦合器241可以为2×2耦合器，也即两进两出耦合器，第二耦合器241也可以为两进一出耦合器。

可选地，上述第二光电检测器242可以包括光电二极管或平衡光电二极管。

图6为本发明实施例提供的一种激光雷达的测距原理示意图，如图6所示，由于跟随激光器120的频率在做线性扫描f＝f₀+at，散射回来的信号光和本振光耦合时由于光传播时的时间差2D/c，会产生一个频差a*2D/c，该频差经由检测系统通过傅里叶转换FFT(Fast Fourier Transformation，快速傅氏变换)得到，从而可以计算出距离D。

发射接收器220通常假设散射回来的光信号偏转方向不发生改变，事实上很多物体反射光信号时会改变光的偏振方向，这个信息可以用来帮助对目标进行分类。基于此，如图7所示，发射接收器220包括偏振分束器221，信号处理单元240为两个；第二分束器210分别与两个信号处理单元240的第二耦合器241连接，偏振分束器221分别与两个信号处理单元240的第二耦合器241连接；偏振分束器221用于将被测目标反射回的激光分成两路不同偏振方向的偏振信号光，两路偏振信号光分别进入对应的第二耦合器241。

具体地，如图7所示，发射接收器220由偏振分束器221取代，所分出来的p偏振光和s偏振光分别与p本振光和s本振光在第二耦合器241耦合，两个偏振方向的信息可以同时被检测到。这样为激光雷达增加了一个识别目标种类的信息维度。

可选地，如图7所示，两个信号处理单元240可以共用一个处理器244。

通过使用偏振分束器221可实现对于反射光的不同偏振分量信号分别分析提取，可获得更多的目标特性，有助于对目标分类。例如，人体所穿的布料与诸如金属等物体对光的偏振方向的改变不同，偏振分束器221有助于激光雷达识别出目标为人体或物体。

本发明实施例提供的激光雷达，与上述实施例提供的线性扫频激光源具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的激光雷达的具体工作过程，可以参考前述线性扫频激光源实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种线性扫频激光源，其特征在于，包括主激光器、跟随激光器、光学锁相环和线性调频微波信号源；所述主激光器发射的第一激光和所述跟随激光器发射的第二激光耦合进入所述光学锁相环的第一输入端口；所述线性调频微波信号源包括信号源本体和倍频器，所述倍频器分别与所述信号源本体和所述光学锁相环的第二输入端口连接；所述光学锁相环的输出端口与所述跟随激光器的调制端口连接；所述跟随激光器的调制端口加载有与所述线性调频微波信号源协同的调制信号；

所述信号源本体用于产生频率线性变化的微波信号，所述倍频器用于对所述微波信号进行倍频处理得到倍频微波信号并输出至所述光学锁相环，以增加频率扫描的范围；所述光学锁相环用于获取所述第一激光和所述第二激光的激光差频信号，并将所述激光差频信号的频率锁频至所述倍频微波信号的频率，以实现对所述跟随激光器的线性扫频。

2.根据权利要求1所述的线性扫频激光源，其特征在于，所述光学锁相环包括依次连接的第一耦合器、第一光电检测器、混频器、滤波器和放大器；

所述第一输入端口为所述第一耦合器的输入端口，所述第二输入端口为所述混频器的输入端口，所述光学锁相环的输出端口为所述放大器的输出端口。

3.根据权利要求2所述的线性扫频激光源，其特征在于，所述第一光电检测器包括光电二极管或平衡光电二极管。

4.根据权利要求1所述的线性扫频激光源，其特征在于，所述主激光器和所述跟随激光器均包括半导体激光器、光纤激光器或固体激光器；通过注入电流、压电陶瓷、微电子机械系统MEMS器件和温度中的任一种对所述跟随激光器进行连续频率调制。

5.根据权利要求1所述的线性扫频激光源，其特征在于，所述信号源本体包括压控振荡器、锁相环频率合成器或直接数字频率合成器。

6.根据权利要求1所述的线性扫频激光源，其特征在于，所述光学锁相环包括科斯塔斯环或判决驱动环。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的线性扫频激光源，其特征在于，所述主激光器、所述跟随激光器、所述光学锁相环和所述线性调频微波信号源均集成于芯片上。

8.一种激光雷达，其特征在于，包括如上述权利要求1-7中任一项所述的线性扫频激光源，还包括雷达本体；

所述线性扫频激光源还包括设置在所述跟随激光器与所述光学锁相环的第一输入端口之间的第一分束器，所述第一分束器用于将所述跟随激光器发射的激光分成所述第二激光和第三激光两部分，其中，所述第三激光为所述雷达本体的工作光源。

9.根据权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述雷达本体包括第二分束器、发射接收器、扫描机构和信号处理单元；所述信号处理单元包括依次设置的第二耦合器、第二光电检测器、差分放大器和处理器，所述第二耦合器上设置有偏振旋转片；所述第二分束器分别与所述发射接收器和所述第二耦合器连接，所述发射接收器还分别与所述扫描机构和所述第二耦合器连接；

所述第二分束器用于将所述第三激光分为测试光和本振光两部分，其中，所述测试光进入所述发射接收器，并经由所述扫描机构发射出去；所述本振光进入所述第二耦合器；

所述测试光经被测目标反射后，再经由所述扫描机构和所述发射接收器进入所述第二耦合器；所述信号处理单元通过所述第二耦合器对来自所述第二分束器和所述发射接收器的两路激光进行耦合，并经由所述第二光电检测器、所述差分放大器和所述处理器得到被测目标的测量结果。

10.根据权利要求9所述的激光雷达，其特征在于，所述发射接收器包括偏振分束器，所述信号处理单元为两个；所述第二分束器分别与两个所述信号处理单元的第二耦合器连接，所述偏振分束器分别与两个所述信号处理单元的第二耦合器连接；

所述偏振分束器用于将所述被测目标反射回的激光分成两路不同偏振方向的偏振信号光，两路所述偏振信号光分别进入对应的所述第二耦合器。

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