CN111929700B - 一种光探测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种光探测系统及方法，该系统可以作为激光雷达的组件，应用于自动驾驶领域，该系统包括偏振型分光元件，有利于同时实现探测光的损耗和回波信号的损耗最小化；探测光依次经由两个分光元件发射至探测目标，由探测目标返回的部分回波信号由第二分光元件分束后入射到第一光探测器，另一部分回波信号经经第二分光元件分束入射到第一分光元件，并由第一分光元件分束后入射到第二光探测器，入射到第一光探测器的回波信号的SNR与入射到第二光探测器的回波信号的SNR可能不同，那么两个光探测器向处理器发送的接收信号的SNR也可能不同，有利于使得控制器得到准确性更高的探测结果。

Description

一种光探测系统及方法

技术领域

本申请涉及光探测技术领域，尤其涉及应用于激光雷达中的光探测系统及方法。

背景技术

激光雷达中，激光器用于发出目标探测光，光探测器用于接收目标探测光的回波信号，控制器用于根据回波信号的接收信息和目标探测光的发射信息生成对探测目标的探测结果，比如探测目标到激光雷达的距离等。对于共轴型激光雷达，其收发同光路设计，根据光路可逆原理，回波信号将全部入射到激光器。为了使得回波信号入射到光探测器，现有技术在激光雷达中增加分光元件。分光元件一般可以将入射光分成两束，其中的一束光在分光元件中发生反射，另一束光在分光元件中发生透射。通过将分光元件应用在共轴型激光雷达中，可以将探测光在分光元件中的透射光发射至探测目标，将回波信号在分光元件中的反射光发射至探测器。

现有技术使用的分光元件将入射光进行分束后，其中，反射光的功率和透射光的功率的比例是固定，也就是说，反射光在入射光中所占的比例(简称反射比)和透射光在入射光中所占的比例(简称透射比)是固定的，由分光元件的结构决定，比如，由分光元件中半透面的透射率和反射率的比例决定。反射比越大，则入射光中有更多的光在分光元件中发生反射，反射比越小，则入射光中有更多的光在分光元件中发生透射。为了实现激光雷达更远的探测距离，需要降低探测光和回波信号在激光雷达中的损耗。一方面，为了降低探测光的损耗，需要降低反射比，使更多的探测光透过分光元件发射至探测目标；另一方面，为了降低回波信号的损耗，需要提高反射比，使更多的回波信号在分光元件上反射至探测器。

可见，现有的激光雷达中，由于分光元件的结构同时决定探测光和回波信号的损耗，并且对二者的决定作用是相反的，因此，难以同时实现探测光的损耗和回波信号的损耗的最小化。为了使得分光元件造成的总损耗最小，需要将分光元件的反射比设置为0.5，这就意味着，现有激光雷达中的分光元件所造成的最小损耗为6dB，不利于提高激光雷达的探测距离。

发明内容

本申请提供一种光探测系统及方法，用于解决现有的共轴型激光雷达中，信号损耗大的问题。

本申请实施例一方面提供一种光探测系统，该系统可以包括：光源、第一分光元件、第二分光元件、第一光探测器和第二光探测器。所述第一分光元件和第二分光元件中的一个为偏振型分光元件，例如第一分光元件为偏振型分光元件，或者，第二分光元件为偏振型分光元件；所述光源用于产生探测光；所述第一分光元件用于对所述探测光进行分束，分束得到的第一探测光分量入射到所述第二分光元件；所述第二分光元件用于对所述第一探测光分量进行分束，分束得到的第二探测光分量用于发射至所述探测目标；所述第二分光元件还用于对第一回波信号进行分束，分束得到的第一回波信号分量入射到所述第一光探测器，分束得到的第二回波信号分量入射到所述第一分光元件，其中，所述第一回波信号为所述第二探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；所述第一分光元件还用于对所述第二回波信号分量进行分束，分束得到的第三回波信号分量入射到所述第二光探测器；所述第一光探测器用于根据接收到的光信号生成第一接收信号，并将所述第一接收信号发送出去；所述第二光探测器用于根据接收到的光信号生成第二接收信号，并将所述第二接收信号发送出去。系统的信号接收端，即对第一接收信号和第二接收信号的信号接收端可以利用第一接收信号和第二接收信号生成信号处理结果，示例性的，第一光探测器和第二光探测器可以将第一接收信号和第二接收信号发送给控制器，控制器可以对第一接收信号和第二接收信号进行信号处理，例如，可以利用第一接收信号和第二接收信号生成对探测目标的探测结果。

和现有技术中选用的非偏振型分光元件相比，偏振型分光元件的反射比由入射光的偏振情况决定，因此，本申请实施例第一方面提供的系统中通过设置偏振型分光元件，有利于同时实现探测光的损耗和回波信号的损耗最小化。

并且，现有技术中，回波信号仅经由单个分光元件入射到光探测器，当该光探测器接收到的回波信号的SNR过低时，其生成并发送出去的接收信号的SNR也过低，信号接收端利用该接收信号生成的信号处理结果的准确性过低。而本申请实施例第一方面提供的系统中，第一回波信号分量经由第二分光元件入射到第一光探测器，未经过第一分光元件；第三回波信号分量依次经过第二分光元件和第一分光元件入射到第二光探测器，第一光探测器根据第一回波信号分量生成并发送第一接收信号，第二光探测器根据第三回波信号分量生成并发送第二接收信号。由于入射到第二光探测器的第三回波信号分量的信噪比(signal-to-noise ratios，SNR)可能大于入射到第一光探测器的第一回波信号分量的SNR，因此，第二光探测器生成并发送的第二接收信号的SNR可能大于第一光探测器生成并发送的第一接收信号的SNR。当第一光探测器生成并发送出去的第一接收信号的SNR过低时，由于第二光探测器生成并发送出去的第二接收信号的SNR较高，有利于提高信号接收端接收到的信号的SNR，进而提高信号接收端根据接收到的信号生成的信号处理结果的准确性。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一分光元件可以为偏振型分光元件，所述第二分光元件可以为非偏振型分光元件。通过将第二分光元件设置为非偏振型分光元件，使得第一回波信号分量在第一回波信号中的比例与第一回波信号的偏振方向无关，有利于在随机退偏的探测环境下保证系统能够探测到回波信号。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述系统还可以包括第一偏振调整元件，所述第一偏振调整元件用于对入射光的偏振方向进行调整。所述第一偏振调整元件可以设置在所述第一分光元件和所述第二分光元件之间的光路中；或者，所述第一偏振调整元件可以设置在所述第二分光元件和所述探测目标之间的光路中，因此，入射到第一分光元件(即偏振型分光元件)的第二回波信号分量会受到该第一偏振调整元件的调整作用，当回波信号的退偏角度在较小的角度范围内波动时，通过第一偏振调整元件对第二回波信号分量的偏振方向进行调整，有利于提高第一分光元件分束得到的第三回波信号分量的功率，增加第二光探测器接收到的光信号的功率，进而降低系统的信号损耗。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述第一偏振调整元件用于将入射光的偏转方向旋转45°。为了降低信号损耗，可以将入射到第一分光元件的探测光的偏振方向调整为有利于提高第一探测光分量的功率的方向，示例性的，若第一探测光分量为探测光中经第一分光元件透射的光信号，那么可以将探测光的偏振方向调整为接近p方向；当回波信号的退偏角度较小时，通过将第一偏振调整元件对入射光的偏转方向的旋转角度设置为45°，使得回程光路中入射到第一分光元件的第二回波信号分量的偏振方向相对于去程光路中入射到第一分光元件的探测光的偏振方向旋转接近90°，示例性的，若探测光的偏振方向调整为接近p方向，那么第二回波信号分量的偏振方向为接近s方向，可见，第二回波信号分量经第一分光元件分束后，将有更少的光信号透射至光源，有更多的光信号反射至第二光探测器，也就是说，有利于提高第三回波信号分量的功率，降低系统的信号损耗。

结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述第一分光元件为非偏振型分光元件，所述第二分光元件为偏振型分光元件。通过将第一分光元件设置为非偏振型分光元件，使得第三回波信号分量在第二回波信号中的比例与第二回波信号的偏振方向无关，有利于在随机退偏的探测环境下保证系统能够探测到回波信号。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述系统还包括第一偏振调整元件，所述第一偏振调整元件位于所述第二分光元件和所述探测目标之间的光路中，用于对入射光的偏振方向进行调整。入射到第二分光元件(即偏振型分光元件)的第一回波信号会受到该第一偏振调整元件的调整作用，当回波信号的退偏角度在较小的角度范围内波动时，通过第一偏振调整元件对第二回波信号分量的偏振方向进行调整，有利于提高第一分光元件分束得到的第三回波信号分量的功率，增加第二光探测器接收到的光信号的功率，进而降低系统的信号损耗。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述第一偏振调整元件用于将入射光的偏转方向旋转45°。为了降低信号损耗，可以将探测光的偏振方向调整为有利于提高第二探测光分量的功率的方向，示例性的，若第二探测光分量为探测光中经第二分光元件透射的光信号，那么可以将探测光的偏振方向调整为接近p方向；当回波信号的退偏角度较小时，通过将第一偏振调整元件对入射光的偏转方向的旋转角度设置为45°，使得回程光路中入射到第二分光元件的第一回波信号的偏振方向相对于去程光路中入射到第二分光元件的第一探测光分量的偏振方向旋转接近90°，示例性的，若探测光的偏振方向调整为接近p方向，那么第一回波信号的偏振方向为接近s方向，可见，第一回波信号经第二分光元件分束后，将有更少的光信号发生透射，有更多的光信号反射至第一光探测器，也就是说，有利于提高第一回波信号分量的功率，降低系统的信号损耗。

结合第一方面或第一方面的第一种至第六种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述系统还包括扫描元件，所述扫描元件位于所述第二分光元件和所述探测目标之间的光路中，用于将第二探测光分量引导至探测目标上的不同位置，实现对探测目标的二维或三维扫描探测。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述系统还包括偏转元件；所述第一分光元件对所述探测光进行分束，将得到的第三探测光分量入射到所述偏转元件；所述偏转元件用于将所述第三探测光分量反射至所述探测目标，还用于将第二回波信号反射至所述第一分光元件，其中，所述第二回波信号为所述第三探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；所述第一分光元件还用于对入射的所述第二回波信号进行分束，分束得到的第四回波信号分量入射到所述第二光探测器。通过设置偏转元件，可以将第一分光元件对探测光进行分束得到的第三探测光分量反射到探测目标，并将第二回波信号反射至第一分光元件，有利于提高第二光探测器接收到的光信号的功率，进而降低系统的信号损耗。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，所述系统还包括偏转元件；所述第二分光元件对所述第一探测光分量进行分束，将得到的第三探测光分量入射到所述偏转元件；所述偏转元件用于将所述第三探测光分量反射至所述探测目标，还用于将第二回波信号反射至所述第二分光元件，其中，所述第二回波信号为所述第三探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；所述第二分光元件还用于对入射的所述第二回波信号进行分束，分束得到的第四回波信号分量入射到所述第一光探测器。通过设置偏转元件，可以将第二分光元件对第一探测光分量进行分束得到的第三探测光分量反射到探测目标，并将第二回波信号反射至第二分光元件，有利于提高第一光探测器接收到的光信号的功率，进而降低系统的信号损耗。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第十种可能的实现方式中，所述系统还包括偏转元件；所述第一分光元件对所述探测光进行分束，将得到的第三探测光分量入射到所述偏转元件；所述偏转元件用于将所述第三探测光分量反射至所述探测目标，还用于将第二回波信号反射至所述第一分光元件，其中，所述第二回波信号为所述第三探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；所述第一分光元件还用于对入射的所述第二回波信号进行分束，分束得到的第四回波信号分量入射到所述第二光探测器。通过设置偏转元件，可以将第一分光元件对探测光进行分束得到的第三探测光分量反射到探测目标，并将第二回波信号反射至第一分光元件，有利于提高第二光探测器接收到的光信号的功率，进而降低系统的信号损耗。

结合第一方面的第十种可能的实现方式，在第一方面的第十一种可能的实现方式中，所述系统还包括第一偏振调整元件和第三偏振调整元件。所述第一偏振调整元件位于所述第一分光元件和第二分光元件之间的光路中，或者位于所述第二分光元件与探测目标之间的光路中；所述第三偏振调整元件位于所述偏转元件和探测目标之间的光路中。第一偏振调整元件和第三偏振调整元件用于对入射光的偏振方向进行调整。当第一回波信号和第二回波信号的退偏角度在较小的角度范围内波动时，入射到第一分光元件(即偏振型分光元件)的第二回波信号分量会经第一偏振调整元件的调整，经偏转元件反射至第一分光元件的第二回波信号会经第三偏振调整元件的调整，有利于使得第一分光元件将更多的光信号分束至第二光探测器，进而降低系统的信号损耗。

结合第一方面的第十一种可能的实现方式，在第一方面的第十二种可能的实现方式中，第一偏振调整元件和第三偏振调整元件可以用于将入射光的偏转方向旋转45°，当第一回波信号和第二回波信号的退偏角度较小时，有利于提高第三回波信号分量和第四回波信号分量的功率，使得第一分光元件将更多的光信号分束至第二光探测器，进而降低系统的信号损耗。

结合第一方面的第十种可能的实现方式，在第一方面的第十三种可能的实现方式中，所述系统还包括第三偏振调整元件，所述第三偏振调整元件位于所述第一分光元件和第二分光元件之间的光路中，或者位于所述第二分光元件与探测目标之间的光路中，或者，位于所述偏转元件和探测目标之间的光路中，用于将入射光的偏转方向旋转45°，在随机退偏的探测环境下，有利于保证第二光探测器能够探测到光信号。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第十四种可能的实现方式中，所述系统还包括偏转元件；所述第二分光元件对所述第一探测光分量进行分束，将得到的第三探测光分量入射到所述偏转元件；所述偏转元件用于将所述第三探测光分量反射至所述探测目标，还用于将第二回波信号反射至所述第二分光元件，其中，所述第二回波信号为所述第三探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；所述第二分光元件还用于对入射的所述第二回波信号进行分束，分束得到的第四回波信号分量入射到所述第一光探测器。通过设置偏转元件，可以将第二分光元件对第一探测光分量进行分束得到的第三探测光分量反射到探测目标，并将第二回波信号反射至第二分光元件，有利于提高第一光探测器接收到的光信号的功率，进而降低系统的信号损耗。

结合第一方面的第十四种可能的实现方式，在第一方面的第十五种可能的实现方式中，所述系统还包括第一偏振调整元件和第三偏振调整元件。所述第一偏振调整元件位于所述第二分光元件与探测目标之间的光路中；所述第三偏振调整元件位于所述偏转元件和探测目标之间的光路中。第一偏振调整元件和第三偏振调整元件用于对入射光的偏振方向进行调整。当第一回波信号和第二回波信号的退偏角度在较小的角度范围内波动时，入射到第二分光元件(即偏振型分光元件)的第一回波信号会经第一偏振调整元件的调整，经偏转元件反射至第二分光元件的第二回波信号会经第三偏振调整元件的调整，有利于使得第二分光元件将更多的光信号分束至第一光探测器，进而降低系统的信号损耗。

结合第一方面的第十五种可能的实现方式，在第一方面的第十六种可能的实现方式中，第一偏振调整元件和第三偏振调整元件可以用于将入射光的偏转方向旋转45°，当第一回波信号和第二回波信号的退偏角度较小时，有利于提高第一回波信号分量和第四回波信号分量的功率，使得第二分光元件将更多的光信号分束至第一光探测器，进而降低系统的信号损耗。

结合第一方面的第十四种可能的实现方式，在第一方面的第十七种可能的实现方式中，所述系统还包括第三偏振调整元件，所述第三偏振调整元件位于所述第二分光元件与探测目标之间的光路中，或者，位于所述偏转元件和探测目标之间的光路中，用于将入射光的偏转方向旋转45°，在随机退偏的探测环境下，有利于保证第一光探测器能够探测到光信号。

结合第一方面的第十种至第十三种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第十八种可能的实现方式中，所述系统还包括第二偏振调整元件，所述第二偏振调整元件位于所述光源和所述第一分光元件之间的光路中，用于将接收到的光的偏振态调整为圆偏振，有利于第一分光元件将入射的探测光均匀的分成第一探测光分量和第三探测光分量。

结合第一方面的第十四种至第十七种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第十九种可能的实现方式中，所述系统还包括第二偏振调整元件，所述第二偏振调整元件位于所述光源和所述第一分光元件之间的光路中，或者，位于所述第一分光元件和所述第二分光元件之间的光路中，用于将接收到的光的偏振态调整为圆偏振，有利于第二分光元件将入射的第一探测光分量均匀的分成第二探测光分量和第三探测光分量。

结合第一方面的第八种至第十九种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第二十种可能的实现方式中，所述偏转元件为分光元件，所述系统还包括第三光探测器；所述偏转元件还用于将所述第二回波信号中的部分光信号透射至所述第三光探测器；所述第三光探测器用于根据入射的所述第二回波信号中的光信号生成第三接收信号，并将所述第三接收信号发送出去。第一回波信号和第二回波信号的SNR可能不同，第三接收信号可能高于第一接收信号和第二接收信号，当第一光探测器和第二光探测器生成并发送出去的第一接收信号和第二接收信号的SNR过低时，由于第三光探测器生成并发送出去的第三接收信号的SNR较高，有利于提高信号接收端接收到的信号的SNR，进而提高信号接收端根据接收到的信号生成的信号处理结果的准确性。

结合第一方面的第八种至第二十种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第二十一种可能的实现方式中，所述系统还包括扫描元件，所述扫描元件位于所述第二分光元件和所述探测目标之间的光路中，并且位于所述偏转元件和所述探测目标之间的光路中，所述扫描元件用于将第二探测光分量和偏转元件反射的第三探测光分量引导至探测目标的不同位置，实现对探测目标的二维或三维扫描探测。系统可以包括一个或两个扫描元件，来实现改变第二探测光分量和第三探测光分量从系统的出射方向。

结合第一方面或第一方面的第一种至第七种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第二十二种可能的实现方式中，所述系统还包括控制器，所述控制器用于接收所述第一接收信号和所述第二接收信号，根据接收到的信号生成对所述探测目标的探测结果，使得该系统可以独立生成对探测目标的探测结果，增强该系统的功能。

结合第一方面的第八种至第二十二种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第二十三种可能的实现方式中，所述系统还包括控制器，所述控制器用于接收所述第一接收信号、所述第二接收信号和第三接收信号，根据接收到的信号生成对所述探测目标的探测结果，使得该系统可以独立生成对探测目标的探测结果，增强该系统的功能。

在本申请实施例第一方面提供的系统中，示例性的，所提到的第一偏振调整元件可以为半波片或四分之一波片；所提到的第二偏振调整元件可以为四分之一波片；所提到的第三偏振调整元件可以为半波片或四分之一波片；所提到的偏转元件可以为具有反射功能的器件，例如反射镜、分束镜等；所提到的扫描元件可以为微机电系统(micro-electro-mechanical system，MEMS)扫描镜；所提到的光源可以为半导体激光器。

本申请实施例第二方面提供一种光探测系统，所述系统包括：光源、偏振型分光元件、偏转元件、第一光探测器；所述光源用于产生探测光；所述偏振型分光元件用于对所述探测光进行分束，分束得到的第一探测光分量入射至探测目标，分束得到的第二探测光分量入射到所述偏转元件；所述偏转元件用于将所述第二探测光分量反射至所述探测目标，还用于将第二回波信号反射至所述偏振型分光元件，所述第二回波信号为所述第二探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；所述偏振型分光元件还用于对所述第一回波信号进行分束，分束得到的第一回波信号分量入射到所述第一光探测器，所述第一回波信号为所述第一探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；所述偏振型分光元件还用于对入射的所述第二回波信号进行分束，分束得到的第二回波信号分量入射到所述第一光探测器；所述第一光探测器用于根据所述第一回波信号分量和所述第二回波信号分量生成第一接收信号，并发送出去。通过设置偏转元件，可以将偏振型分光元件对探测光进行分束得到的第二探测光分量反射到探测目标，并将第二回波信号反射至偏振型分光元件，有利于提高第一光探测器接收到的光信号的功率，进而降低系统的信号损耗。并且，和现有技术中选用的非偏振型分光元件相比，偏振型分光元件的反射比由入射光的偏振情况决定，通过设置偏振型分光元件，有利于同时提高第一回波信号分量和第二回波信号分量的功率，减少系统的信号损耗。示例性的，偏转元件可以为反射镜。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述系统还包括第一偏振调整元件，所述第一偏振调整元件位于所述光源和所述偏振型分光元件之间的光路中，用于将所述探测光的偏振态调整为圆偏振，有利于偏振型分光元件将入射的探测光均匀的分成第一探测光分量和第二探测光分量。

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述系统还包括第二偏振调整元件和第三偏振调整元件，所述第二偏振调整元件位于所述偏振型分光元件与所述探测目标之间的光路中，用于对入射光的偏振方向进行调整；所述第三偏振调整元件位于所述偏转元件和所述探测目标之间的光路中，用于对入射光的偏振方向进行调整。当第一回波信号和第二回波信号的退偏角度在较小的角度范围内波动时，通过第二偏振调整元件对第一回波信号的偏振方向进行调整，有利于提高偏振型分光元件分束得到的第一回波信号分量的功率；通过第三偏振调整元件对第二回波信号的偏振方向进行调整，有利于提高偏振型分光元件分束得到的第二回波信号分量的功率，进而降低系统的信号损耗。示例性的，当退偏角度较小时，第二偏振调整元件可以用于将入射光的偏转方向旋转45°，第三偏振调整元件可以用于将入射光的偏转方向旋转45°。

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述系统还包括第二偏振调整元件，所述第二偏振调整元件位于所述偏振型分光元件与所述探测目标之间的光路中，或者，位于所述偏转元件和所述探测目标之间的光路中，用于将入射光的偏转方向旋转45°，在随机退偏的探测环境下，有利于保证第二光探测器能够探测到光信号。

结合第二方面或第二方面的第一种至第三种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述偏转元件为分光元件，所述系统还包括第二光探测器；所述偏转元件用于将所述第二回波信号中的部分光信号反射至所述偏振型分光元件，将所述第二回波信号中的另一部分光信号透射至所述第二光探测器；所述第二光探测器用于根据入射的所述第二回波信号中的光信号生成第二接收信号，并将所述第二接收信号发送出去。由于入射到第二光探测器的光信号的SNR可能大于入射到第一光探测器的光信号的SNR，因此，第二光探测器生成并发送的第二接收信号的SNR可能大于第一光探测器生成并发送的第一接收信号的SNR。当第一光探测器生成并发送出去的第一接收信号的SNR过低时，由于第二光探测器生成并发送出去的第二接收信号的SNR较高，有利于提高信号接收端接收到的信号的SNR，进而提高信号接收端根据接收到的信号生成的信号处理结果的准确性。

结合第二方面或第二方面的第一种至第三种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述系统还包括控制器，所述控制器用于接收所述第一接收信号，根据接收到的信号生成对所述探测目标的探测结果，使得该系统可以独立生成对探测目标的探测结果，增强该系统的功能。

结合第二方面的第四种可能的实现方式，在第二方面的第六种可能的实现方式中，所述系统还包括控制器，所述控制器用于接收所述第一接收信号和第二接收信号，根据接收到的信号生成对所述探测目标的探测结果，使得该系统可以独立生成对探测目标的探测结果，增强该系统的功能。

结合第二方面或第二方面的第一种至第六种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第二方面的第七种可能的实现方式中，所述系统还包括扫描元件，所述扫描元件位于所述偏振型分光元件和所述探测目标之间的光路中，并且位于所述偏转元件和所述探测目标之间的光路中，所述扫描元件用于将第一探测光分量和偏转元件反射的第二探测光分量引导至探测目标上的不同位置，实现对探测目标的二维或三维扫描探测。系统可以包括一个或两个扫描元件，来实现改变第一探测光分量和第二探测光分量从系统的出射方向。

在本申请实施例第二方面提供的系统中，示例性的，所提到的第一偏振调整元件可以为四分之一波片；所提到的第二偏振调整元件可以为半波片或四分之一波片；所提到的第三偏振调整元件可以为半波片或四分之一波片；所提到的偏转元件可以为具有反射功能的器件，例如反射镜、分束镜等；所提到的扫描元件可以为微机电系统(micro-electro-mechanical system，MEMS)扫描镜；所提到的光源可以为半导体激光器。

本申请实施例第三方面提供一种光探测方法，可以应用于光探测系统，所述方法可以包括：产生探测光；对所述探测光进行分束，得到第一探测光分量；对所述第一探测光分量进行分束，分束得到的第二探测光分量入射至探测目标；其中，上述两次分束中有一次为偏振型分束。对第一回波信号进行分束，分束得到第一回波信号分量和第二回波信号分量，其中，所述第一回波信号为所述第二探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；对所述第二回波信号分量进行分束，分束得到第三回波信号分量；其中，对所述第一回波信号和所述第二回波信号分量的分束中有一次为偏振型分束。根据所述第一回波信号分量生成第一接收信号，并将所述第一接收信号发送出去；根据所述第三回波信号分量生成第二接收信号，并将所述第二接收信号发送出去。

和现有技术中进行非偏振型分束相比，对入射光进行偏振型分束的反射比由入射光的偏振情况决定，因此，本申请实施例第三方面提供的方法中通过至少进行两次偏振型分束，有利于同时实现探测光的损耗和回波信号的损耗最小化。

并且，现有技术中，生成的接收信号所依据的回波信号仅经由单次分束的到，当该回波信号的SNR过低时，根据该回波信号生成并发送出去的接收信号的SNR也过低，信号接收端利用该接收信号生成的信号处理结果的准确性过低。而本申请实施例第三方面提供的方法中，根据对第一回波信号进行分束得到的所述第一回波信号分量生成第一接收信号，根据对第二回波信号分量进行分束得到的第三回波信号分量生成第二接收信号，第三回波信号分量的SNR可能大于第二回波信号分量的SNR，因此，第二接收信号的SNR可能大于第一接收信号的SNR。当第一接收信号的SNR过低时，由于第二接收信号的SNR较高，有利于提高信号接收端接收到的信号的SNR，进而提高信号接收端根据接收到的信号生成的信号处理结果的准确性。

结合第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述对所述探测光进行分束包括：对所述探测光进行偏振型分束；对所述第一探测光分量进行分束包括：对所述第一探测光分量进行非偏振型分束；对第一回波信号进行分束包括：对所述第一回波信号进行非偏振型分束；对所述第二回波信号分量进行分束包括：对所述第二回波信号分量进行偏振型分束。通过对第一回波信号进行非偏振型分束，使得第一回波信号分量在第一回波信号中的比例与第一回波信号的偏振方向无关，有利于在随机退偏的探测环境下保证系统能够探测到回波信号。

结合第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第二种可能的实现方式中，在所述对所述探测光进行偏振型分束之后，在所述对所述第一探测光分量进行非偏振型分束之前，所述方法还包括：对所述第一探测光分量的偏振方向进行调整。在所述对所述第一回波信号进行非偏振型分束之后，在所述对所述第二回波信号分量进行偏振型分束之前，所述方法还包括：对所述第二回波信号分量的偏振方向进行调整。当回波信号的退偏角度在较小的角度范围内波动时，通过对第二回波信号分量的偏振方向进行调整，有利于提高对第二回波信号分量进行偏振型分束得到的第三回波信号分量的功率，降低系统的信号损耗。或者，在所述对所述第一探测光分量进行分束之后，在所述第二探测光分量入射至所述探测目标之前，所述方法还包括：对所述第二探测光分量的偏振方向进行调整。在所述对所述第一回波信号进行分束之前，所述方法还包括：对所述第一回波信号的偏振方向进行调整。当回波信号的退偏角度在较小的角度范围内波动时，通过对第一回波信号的偏振方向进行调整，能够实现对第一回波信号中的第二回波信号分量的偏振方向的调整，有利于提高对第二回波信号分量进行偏振型分束得到的第三回波信号分量的功率，降低系统的信号损耗。

结合第三方面的第二种可能的实现方式，在第三方面的第三种可能的实现方式中，所述对所述第一探测光分量的偏振方向进行调整包括：将所述第一探测光分量的偏振方向旋转45°。所述对所述第二回波信号分量的偏振方向进行调整包括：将所述第二回波信号分量的偏振方向旋转45°。为了降低信号损耗，可以将探测光的偏振方向调整为有利于提高第一探测光分量的功率的方向，当回波信号的退偏角度较小时，第二回波信号分量的偏振方向相对于探测光的偏振方向旋转接近90°，第二回波信号分量经偏振型分束后，有利于分束得到更大功率的第三回波信号分量，降低系统的信号损耗。所述对所述第二探测光分量的偏振方向进行调整包括：将所述第二探测光分量的偏振方向旋转45°。所述对所述第一回波信号的偏振方向进行调整包括：将所述第一回波信号的偏振方向旋转45°。为了降低信号损耗，可以将探测光的偏振方向调整为有利于提高第一探测光分量的功率的方向，当回波信号的退偏角度较小时，第二回波信号分量的偏振方向相对于探测光的偏振方向旋转接近90°，第二回波信号分量经偏振型分束后，有利于分束得到更大功率的第三回波信号分量，降低系统的信号损耗。

结合第三方面，在第三方面的第四种可能的实现方式中，所述对所述探测光进行分束包括：对所述探测光进行非偏振型分束；对所述第一探测光分量进行分束包括：对所述第一探测光分量进行偏振型分束；对第一回波信号进行分束包括：对所述第一回波信号进行偏振型分束；对所述第二回波信号分量进行分束包括：对所述第二回波信号分量进行非偏振型分束。通过对第二回波信号分量进行非偏振型分束，使得第三回波信号分量在第二回波信号分量中的比例与第二回波信号分量的偏振方向无关，有利于在随机退偏的探测环境下保证系统能够探测到回波信号。

结合第三方面的第四种可能的实现方式，在第三方面的第五种可能的实现方式中，在所述对所述第一探测光分量进行偏振型分束之后，在所述第二探测光分量入射到探测目标之前，所述方法还包括：对所述第二探测光分量的偏振方向进行调整。在所述对所述第一回波信号进行偏振型分束之前，所述方法还包括：对所述第一回波信号的偏振方向进行调整。当第一回波信号的退偏角度在较小的角度范围内波动时，通过对第一回波信号的偏振方向进行调整，有利于对第一回波信号分束得到更高功率的的第一回波信号分量，降低系统的信号损耗。

结合第三方面的第五种可能的实现方式，在第三方面的第六种可能的实现方式中，所述对所述第二探测光分量的偏振方向进行调整包括：将所述第二探测光分量的偏振方向旋转45°。所述对所述第一回波信号的偏振方向进行调整包括：将所述第一回波信号的偏振方向旋转45°。为了降低信号损耗，可以将探测光的偏振方向调整为有利于提高第二探测光分量的功率的方向，当回波信号的退偏角度较小时，由于第一回波信号的偏振方向相对于第一探测光分量的偏振方向旋转接近90°，第一回波信号经偏振型分束后，将得到更高功率的第一回波信号分量，有利于降低系统的信号损耗。

结合第三方面或第三方面的第一种至第六种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第三方面的第七种可能的实现方式中，在对所述第一探测光分量进行分束后，所述方法还包括：利用所述第二探测光分量对所述探测目标进行扫描，以将第二探测光分量引导至探测目标上的不同位置，实现对探测目标的二维或三维扫描探测。

结合第三方面的第四种可能的实现方式，在第三方面的第八种可能的实现方式中，在所述对所述探测光进行非偏振型分束之后，所述方法还包括：将第三探测光分量发射至所述探测目标，所述第三探测光分量为对所述探测光进行非偏振型分束得到的；对第二回波信号进行反射，其中，所述第二回波信号为所述第三探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；对反射后的所述第二回波信号进行非偏振型分束，得到第四回波信号分量。所述根据所述第三回波信号分量生成第二接收信号包括：根据所述第三回波信号分量和所述第四回波信号分量生成所述第二接收信号。通过将对探测光进行分束得到的第三探测光分量反射到探测目标，并将反射后的第二回波信号进行分束，有利于提高第二接收信号所基于的光信号的功率，进而降低系统的信号损耗。

结合第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第九种可能的实现方式中，在所述对所述第一探测光分量进行非偏振型分束之后，所述方法还包括：将第三探测光分量发射至所述探测目标，所述第三探测光分量为对所述第一探测光分量进行非偏振型分束得到的；对第二回波信号进行反射，其中，所述第二回波信号为所述第三探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；对反射后的所述第二回波信号进行非偏振型分束，得到第四回波信号分量。所述根据所述第一回波信号分量生成第一接收信号包括：根据所述第一回波信号分量和所述第四回波信号分量生成所述第一接收信号。通过将对第一探测光分量进行分束得到的第三探测光分量反射到探测目标，并将反射后的第二回波信号进行分束，有利于提高第一接收信号所基于的光信号的功率，进而降低系统的信号损耗。

结合第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第十种可能的实现方式中，在所述对所述探测光进行偏振型分束之后，所述方法还包括：将第三探测光分量发射至所述探测目标，所述第三探测光分量为对所述探测光进行偏振型分束得到的；对第二回波信号进行反射，其中，所述第二回波信号为所述第三探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；对反射后的所述第二回波信号进行偏振型分束，得到第四回波信号分量。所述根据所述第三回波信号分量生成第二接收信号包括：根据所述第三回波信号分量和所述第四回波信号分量生成所述第二接收信号。通过将对探测光进行分束得到的第三探测光分量反射到探测目标，并将反射后的第二回波信号进行分束，有利于提高第二接收信号所基于的光信号的功率，进而降低系统的信号损耗。

结合第三方面的第十种可能的实现方式，在第三方面的第十一种可能的实现方式中，所述方法还包括：依次对所述第一探测光分量和第二回波信号分量的偏振方向进行调整；或者，依次对所述第二探测光分量和所述第一回波信号的偏振方向进行调整。所述方法还包括：依次对所述第三探测光分量和所述第二回波信号的偏振方向进行调整。当第一回波信号和第二回波信号的退偏角度在较小的角度范围内波动时，对偏振方向经过调整的第二回波信号分量和第二回波信号进行偏振型分束，有利于得到更高功率的第三回波信号分量和第四回波信号分量，进而降低系统的信号损耗。

结合第三方面的第十一种可能的实现方式，在第三方面的第十二种可能的实现方式中，所述依次对所述第一探测光分量和第二回波信号分量的偏振方向进行调整包括：依次将所述第一探测光分量和所述第二回波信号分量的偏振方向旋转45°；所述依次对所述第二探测光分量和所述第一回波信号的偏振方向进行调整包括：依次将所述第二探测光分量和所述第一回波信号的偏振方向旋转45°；所述依次对所述第三探测光分量和所述第二回波信号的偏振方向进行调整包括：依次将所述第三探测光分量和所述第二回波信号的偏振方向旋转45°，当第一回波信号和第二回波信号的退偏角度较小时，有利于提高第三回波信号分量和第四回波信号分量的功率，降低系统的信号损耗。

结合第三方面的第十种可能的实现方式，在第三方面的第十三种可能的实现方式中，所述方法还包括：依次将所述第一探测光分量和第二回波信号分量的偏振方向旋转45°；或者，依次将所述第二探测光分量和所述第一回波信号的偏振方向旋转45°；或者，依次将所述第三探测光分量和所述第二回波信号的偏振方向旋转45°。在随机退偏的探测环境下，有利于保证得到第三回波信号分量和第四回波信号分量中的至少一路光信号，以生成第二接收信号。

结合第三方面的第四种可能的实现方式，在第三方面的第十四种可能的实现方式中，在所述对所述第一探测光分量进行偏振型分束之后，所述方法还包括：将第三探测光分量发射至所述探测目标，所述第三探测光分量为对所述第一探测光分量进行偏振型分束得到的；对第二回波信号进行反射，其中，所述第二回波信号为所述第三探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；对反射后的所述第二回波信号进行偏振型分束，得到第四回波信号分量。所述根据所述第一回波信号分量生成第一接收信号包括：根据所述第一回波信号分量和所述第四回波信号分量生成所述第一接收信号。通过将对第一探测光分量进行分束得到的第三探测光分量反射到探测目标，并将反射后的第二回波信号进行分束，有利于提高第一接收信号所基于的光信号的功率，进而降低系统的信号损耗。

结合第三方面的第十四种可能的实现方式，在第三方面的第十五种可能的实现方式中，所述方法还包括：依次对所述第二探测光分量和所述第一回波信号的偏振方向进行调整。所述方法还包括：依次对所述第三探测光分量和所述第二回波信号的偏振方向进行调整。当第一回波信号和第二回波信号的退偏角度在较小的角度范围内波动时，对偏振方向经过调整的第一回波信号和第二回波信号进行偏振型分束，有利于得到更高功率的第一回波信号分量和第四回波信号分量，进而降低系统的信号损耗。

结合第三方面的第十五种可能的实现方式，在第三方面的第十六种可能的实现方式中，所述依次对所述第二探测光分量和所述第一回波信号的偏振方向进行调整包括：依次将所述第二探测光分量和所述第一回波信号的偏振方向旋转45°；所述依次对所述第三探测光分量和所述第二回波信号的偏振方向进行调整包括：依次将所述第三探测光分量和所述第二回波信号的偏振方向旋转45°，当第一回波信号和第二回波信号的退偏角度较小时，有利于提高第一回波信号分量和第四回波信号分量的功率，降低系统的信号损耗。

结合第三方面的第十四种可能的实现方式，在第三方面的第十七种可能的实现方式中，所述方法还包括：依次将所述第二探测光分量和所述第一回波信号的偏振方向旋转45°；或者，依次将所述第三探测光分量和所述第二回波信号的偏振方向旋转45°。在随机退偏的探测环境下，有利于保证得到第一回波信号分量和第四回波信号分量中的至少一路光信号，以生成第一接收信号。

结合第三方面的第十种至第十三种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第三方面的第十八种可能的实现方式中，所述方法还包括：将所述探测光的偏振态调整为圆偏振，有利于将入射的探测光均匀的分成第一探测光分量和第三探测光分量。

结合第三方面的第十四种至第十七种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第三方面的第十九种可能的实现方式中，所述方法还包括：将所述探测光或所述第一探测光分量的偏振态调整为圆偏振，有利于将入射的第一探测光分量均匀的分成第二探测光分量和第三探测光分量。

结合第三方面的第八种至第十九种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第三方面的第二十种可能的实现方式中，所述方法还包括：对所述第二回波信号中的部分光信号进行透射；根据透射后的所述第二回波信号中的光信号生成第三接收信号。第一回波信号和第二回波信号的SNR可能不同，第三接收信号可能高于第一接收信号和第二接收信号，当第一接收信号和第二接收信号的SNR过低时，由于第三接收信号的SNR可能较高，有利于提高信号接收端接收到的信号的SNR，进而提高信号接收端根据接收到的信号生成的信号处理结果的准确性。

结合第三方面的第八种至第二十种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第三方面的第二十一种可能的实现方式中，所述方法还包括：利用所述第二探测光分量和反射后的所述第三探测光分量对所述探测目标进行扫描，实现对探测目标的二维或三维扫描探测。

结合第三方面或第三方面的第一种至第七种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第三方面的第二十二种可能的实现方式中，所述方法还包括：根据所述第一接收信号和所述第二接收信号生成对所述探测目标的探测结果，使得该系统可以独立生成对探测目标的探测结果，增强该系统的功能。

结合第三方面的第八种至第二十二种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第三方面的第二十三种可能的实现方式中，所述方法还包括：根据所述第一接收信号、所述第二接收信号和第三接收信号生成对所述探测目标的探测结果，使得该系统可以独立生成对探测目标的探测结果，增强该系统的功能。

本申请实施例第四方面提供一种光探测方法，所述方法包括：产生探测光；对所述探测光进行偏振型分束，分束得到第一探测光分量和第二探测光分量，其中，第一探测光分量入射至探测目标；将所述第二探测光分量反射至所述探测目标；对第一回波信号进行偏振型分束，分束得到第一回波信号分量，所述第一回波信号为所述第一探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；对第二回波信号进行反射，所述第二回波信号为所述第二探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；对反射后的所述第二回波信号进行偏振型分束，分束得到第二回波信号分量；根据所述第一回波信号分量和所述第二回波信号分量生成第一接收信号，并发送出去。通过将对探测光进行分束得到的第二探测光分量反射到探测目标，并将反射后的第二回波信号进行分束，有利于提高第一接收信号所基于的光信号的功率，进而降低系统的信号损耗。

结合第四方面，在第四方面的第一种可能的实现方式中，所述方法还包括：将所述探测光的偏振态调整为圆偏振，有利于将入射的探测光均匀的分成第一探测光分量和第二探测光分量。

结合第四方面或第四方面的第一种可能的实现方式，在第四方面的第二种可能的实现方式中，所述方法还包括：依次对所述第一探测光分量和所述第一回波信号的偏振方向进行调整；所述方法还包括：依次对所述第二探测光分量和所述第二回波信号的偏振方向进行调整。当第一回波信号和第二回波信号的退偏角度在较小的角度范围内波动时，对偏振方向经过调整的第一回波信号和反射后的第二回波信号进行偏振型分束，有利于得到更高功率的第一回波信号分量和第二回波信号分量，进而降低系统的信号损耗。

结合第四方面或第四方面的第一种可能的实现方式，在第四方面的第三种可能的实现方式中，所述方法还包括：依次将所述第一探测光分量和所述第一回波信号的偏振方向旋转45°；或者，依次将所述第二探测光分量和所述第二回波信号的偏振方向旋转45°。在随机退偏的探测环境下，有利于保证得到第一回波信号分量和第二回波信号分量中的至少一路光信号，以生成第一接收信号。

结合第四方面或第四方面的第一种至第三种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第四方面的第四种可能的实现方式中，所述方法还包括：对所述第二回波信号中的部分光信号进行反射，对所述第二回波信号中的另一部分光信号进行透射；根据透射后的所述第二回波信号中的光信号生成第二接收信号。由于透射后的所述第二回波信号中的光信号的SNR可能大于第一回波信号分量和第二回波信号分量的SNR，因此，第二接收信号的SNR可能大于第一接收信号的SNR。当第一接收信号的SNR过低时，由于第二接收信号的SNR可能较高，有利于提高信号接收端接收到的信号的SNR，进而提高信号接收端根据接收到的信号生成的信号处理结果的准确性。

结合第四方面或第四方面的第一方面至第三种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第四方面的第五种可能的实现方式中，所述方法还包括：根据所述第一接收信号生成对所述探测目标的探测结果，使得该系统可以独立生成对探测目标的探测结果，增强该系统的功能。

结合第四方面的第四种可能的实现方式，在第四方面的第六种可能的实现方式中，所述方法还包括：根据所述第一接收信号和所述第二接收信号生成对所述探测目标的探测结果，使得该系统可以独立生成对探测目标的探测结果，增强该系统的功能。

结合第四方面或第四方面的第一方面至第六种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第四方面的第七种可能的实现方式中，所述方法还包括：利用所述第一探测光分量和反射后的所述第二探测光分量对所述探测目标进行扫描，实现对探测目标的二维或三维扫描探测。

附图说明

图1是本申请光探测装置一个实施例示意图；

图2是现有共轴型光学系统的应用场景示意图；

图3是本申请光学系统一个实施例的应用场景示意图；

图4是PBS对入射光的分束示意图；

图5是本申请光学系统另一个实施例的应用场景示意图；

图6是本申请光学系统另一个实施例的应用场景示意图；

图7是本申请光学系统另一个实施例的应用场景示意图；

图8是本申请光学系统另一个实施例的应用场景示意图；

图9是本申请光学系统另一个实施例的应用场景示意图；

图10是本申请光学系统另一个实施例的应用场景示意图；

图11是本申请光探测方法一个实施例示意图；

图12是本申请光探测方法另一个实施例示意图；

图13是本申请光探测方法另一个实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请的实施例进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员可知，随着技术的发展和新场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

本申请实施例提供了一种光探测装置，还提供一种光学系统，以及光探测方法。其中，该光学系统可以设置于该光探测装置中，该方法可以应用于该光学系统或光探测装置中。本申请要求保护的光探测系统可以对应于本申请实施例提供的光探测装置，或者，可以对应于本申请实施例提供的光学系统。下面首先对本申请实施例提供的光探测装置进行描述。

在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的光探测装置可以具体为激光探测装置(light detection and ranging，LiDAR)，由于LiDAR发射的探测光为激光，激光具有单色性好、亮度高、方向性好等特点，因此LiDAR具有精度高、受天气影响小等优势，被广泛应用于自动驾驶等领域。自动驾驶设备不仅限于车辆，还包括机器人、飞机、无人机、船只等可自动驾驶的设备。

图1为本申请提供的光探测装置的一个实施例的应用场景示意图。参考图1，本申请实施例提供的光探测装置1可以包括控制器11和光学系统12。光学系统12用于在控制器11发送的控制信号的控制下发出目标探测光，目标探测光在探测环境中遇到探测目标2时，会在探测目标2的表面发生反射或散射，之后会全部或部分的返回至光学系统12，为了便于描述，将返回至光学系统12的光信号称作目标探测光的回波信号，简称回波信号。光学系统12中设置有光探测器(图1中未具体示出)，返回至光学系统12中的全部或部分回波信号会被光学系统12的光探测器探测到，本申请实施例中，将回波信号中被光学系统12探测到的光信号称作目标回波信号(图中未具体示出)。光学系统12可以根据目标回波信号生成电信号，本申请实施例中，将根据目标回波信号生成的电信号称作回波接收信号，之后可以将回波接收信号发送至控制器11，控制器11用于根据接收到的信号(包括该回波接收信号)生成对探测目标2的探测结果。

控制器11可以包括一个或多个处理器(例如一个或多个微处理器现场可编程门阵列和/或集成电路)，和/或，与一个或多个处理器连接。处理器可以生成用于发送给光学系统12的控制信号，并且能够根据从光学系统12接收到的信号生成对探测目标2的探测结果。

下面对控制器11根据接收到的信号(包括该回波接收信号)生成对探测目标2的探测结果进行介绍：

控制器11可以根据目标探测光的发射信息(比如目标探测光的发射时刻和功率等)和回波信号的接收信息(比如回波信号的接收时刻和功率等)来生成对探测目标2的探测结果。该探测结果可以包括探测目标2至光学系统12的距离，控制器11可以基于从光学系统12发射的目标探测光的飞行时间来计算该距离；此外，该探测结果还可以包括该距离以外的其他特征，比如探测目标2表面的光滑度、反射率等。

控制器11接收到的信号包括从光学系统12接收到的回波接收信号，以确定上述接收信息。在一些实施例中，控制器11还可以从光学系统12接收回波接收信号以外的其他电信号，以确定上述发射信息，从而根据发射信息和接收信息生成对探测目标2的探测结果。在一些实施例中，控制器11也可以根据其向光学系统12发送的控制信号来确定上述发射信息，从而根据发射信息和接收信息生成对探测目标2的探测结果。

光学系统12的光路设计一般可分为共轴型和非共轴型，共轴型光路设计因采用收发同光路设计，属于小视场接收，可以有效的减少回波信号中的干扰光信号。本申请实施例提供的光学系统12采用共轴型光路设计。

图2为现有的共轴型光学系统12的应用场景示意图。参考图2，光学系统12包括光源121和光探测器123，考虑到共轴型光路设计和光路可逆原理，为了使得光探测器123能够探测到目标回波信号，光学系统12还包括非偏振型分光元件122a。非偏振型分光元件122a可以对入射光进行分束，其中的一束反射出射，被称作反射光，另一束透射出射，被称作透射光，反射光和透射光的比例是固定的，也就是说，反射光(或透射光)的功率与入射光的功率的比例是固定的，由非偏振型分光元件122a的结构决定。为了便于描述，将反射光的功率与入射光的功率的比例称作非偏振型分光元件122a的反射比。

光源121在控制器11的控制下向非偏振型分光元件122a发射探测光(假设探测光的功率P_out＝I)，非偏振型分光元件122a对探测光进行分束后，其中的透射光作为光学系统12的目标探测光，用于发射至探测目标2。假设非偏振型分光元件122a的反射比为r，那么目标探测光的功率为I·(1-r)，探测光在非偏振型分光元件122a中的损耗为

从探测目标2表面返回至光学系统12的回波信号(假设功率为I')，发射至非偏振型分光元件122a，非偏振型分光元件对回波信号进行分束后，其中的反射光作为光学系统12的目标回波信号，入射到光探测器123中。目标回波信号的功率P_in＝I'·r，回波信号在非偏振型分光元件122a中的损耗为

通过比较探测光在非偏振型分光元件122a中的损耗和回波信号在非偏振型分光元件122a中的损耗可知：非偏振型分光元件122a的反射比r同时决定着探测光和回波信号在非偏振型分光元件122a中的损耗，并且其对这两种损耗的决定作用是相反的，r越大，探测光的损耗越大，而回波信号的损耗越小；r越小，探测光的损耗越小，而回波信号的损耗越大。可见，在现有的光学系统12中，无法同时实现探测光和回波信号的损耗最小化。

下面计算现有光学系统12对探测光和回波信号的最小总损耗。

假设在目标探测光经过探测目标2的反射或散射后，全部返回至非偏振型分光元件122a，那么回波信号的功率I'＝I·(1-r)，此时，光探测器123接收到的目标回波信号的功率为I·(1-r)·r，其中，r的范围为[0，1]，若I为确定值，当r＝0.5时，光探测器123接收到的目标回波信号的功率最大，

此时，探测光和回波信号的损耗相同，均为10lg2≈3dB，在非偏振型分光元件122a中发生的总损耗为

通过上述分析不难看出，现有的光学系统12中光信号的损耗较大，限制了光探测装置1的探测距离。

下面对本申请实施例提供的光学系统12进行介绍。

图3为本申请光学系统12一个实施例的应用场景示意图，参考图3，光学系统12包括光源121、第一分光元件1221、第二分光元件1222、第一光探测器1231和第二光探测器1232，第一分光元件1221和第二分光元件1222中的一个为偏振型分光元件。光源121用于产生探测光，例如，可以在控制器11的控制下产生探测光；第一分光元件1221用于对探测光进行分束，分束得到的第一探测光分量入射到第二分光元件1222；第二分光元件1222用于对第一探测光分量进行分束，分束得到的第二探测光分量用于发射至探测目标2；第二分光元件1222还用于对第一回波信号进行分束，分束得到的第一回波信号分量入射到第一光探测器1231，分束得到的第二回波信号分量入射到第一分光元件1221，其中，第一回波信号为第二探测光分量被探测目标反射回来的信号；第一分光元件1221用于对第二回波信号分量进行分束，分束得到的第三回波信号分量入射到第二光探测器1232；第一光探测器1231用于根据接收到的光信号生成第一接收信号，并将第一接收信号发送出去，比如发送给控制器11；第二光探测器1232用于根据接收到的光信号生成第二接收信号，并将第二接收信号发送出去，比如发送给控制器11。

偏振型分光元件的反射比由入射光的偏振情况决定，本申请实施例提供的光学系统12中通过设置偏振型分光元件，有利于同时实现探测光的损耗和回波信号的损耗最小化。并且，第一回波信号分量经由第二分光元件1222入射到第一光探测器1231，未经过第一分光元件1221；而第三回波信号分量依次经过第二分光元件1222和第一分光元件1221入射到第二光探测器1232，且第一分光元件1221和第二分光元件1222为不同类型的分光元件，因此，入射到第一光探测器1231的第一回波信号分量的信噪比(signal-to-noise ratios，SNR)与入射到第二光探测器1232的第三回波信号分量的SNR可能不同，那么第一接收信号和第二接收信号的SNR也可能不同，光学系统12将两个SNR可能不同的接收信号发送给控制器11，有利于使得信号接收端，比如控制器11，根据第一接收信号和第二接收信号得到准确性更高的探测结果。

下面以光源121为激光器，第一分光元件1221为PBS，第二分光元件为非偏振型分光元件为例，对图3对应的实施例进行具体举例描述。

为了便于对本申请实施例进行理解，首先对偏振型分光元件进行描述。

偏振型分光元件(polarization beam splitter，PBS)用于将入射光分成两束线偏振光出射，图4为PBS对入射光的分光示意图，参考图4，从PBS出射的两束光中，一束为透射光，其偏振方向与入射光在PBS上的入射面平行，将透射光的偏振方向记为p方向；另一束为反射光，其偏振方向与入射光在PBS上的入射面垂直，将反射光的偏振方向记为s方向，p方向和s方向互相垂直。图4中，单箭头实线用于表示光线，双箭头实线用于表示对应光线的偏振状态。

光常见的偏振态包括线偏振和圆偏振等，一束光可以分解为两束偏振方向互相垂直的线偏振光，换种表述来说，功率为I的光可以分解为i方向偏振的线偏振光和j方向偏振的线偏振光，i方向和j方向相互垂直，这两个线偏振光的功率分别为P_i和P_j，P_i+P_j＝I。若功率为I的光为圆偏振光，那么P_i＝P_j＝I/2；若功率为I的光为线偏振光，假设其偏振方向与i方向的夹角为θ，那么P_i＝I·cos²θ，P_j＝I·sin²θ。

可见，可以用p方向偏振的线偏振光和s方向偏振的线偏振光来代替PBS的入射光，如图4所示，用相互交叉的两个两端带有箭头的实线来分别代表PBS的入射光。PBS将入射光分成p方向偏振的透射光和s方向偏振的反射光，可以理解为，PBS对入射光中的p方向偏振的线偏振光进行透射，对入射光中的s方向偏振的线偏振光进行反射。

若PBS的入射光为线偏振光，假设功率为I的入射光的偏振方向与s方向的夹角为θ，那么，PBS对入射光进行分束后，得到的s方向偏振的透射光的功率P_s＝I·cos²θ，得到的p方向偏振的反射光的功率P_p＝I·sin²θ。当θ＝0°时，P_s＝I，PBS对全部入射光进行反射，此时，PBS对入射光的作用相当于反射镜；当θ＝90°时，P_p＝I，PBS对全部入射光进行透射；当θ＝45°时，P_p＝P_s＝I/2，PBS对一半的入射光进行透射，对另一半的入射光进行反射。

若PBS的入射光为圆偏振光，由于功率为I的圆偏振光分解后的p方向偏振光与s方向偏振光的功率相同，为I/2，因此，PBS对入射光进行分束后，得到的s方向偏振的透射光的功率P_s＝I/2，得到的p方向偏振的透射光的功率P_p＝I/2。

图5为本申请提供的光学系统12另一个实施例的应用场景示意图，参考图5，光学系统12包括激光器121、准直组件124、PBS 122b、非偏振型分光元件122a、微机电系统(micro-electro-mechanical system，MEMS)扫描镜125、第一汇聚透镜1261、第二汇聚透镜1262、第一光探测器1231和第二光探测器1232。其中，“第一”和“第二”用于将本实施例提供的光学系统12中设置于不同位置的同类元件进行区分。

激光器121在控制器11发送的控制信号的控制下产生探测光，该探测光被准直组件124准直后入射到PBS 122b。PBS 122b将入射的探测光中的p方向偏振的光束(在本申请实施例中称作第一探测光束)进行透射出射，由PBS 122b透射出射的第一探测光束入射到非偏振型分光元件122a。非偏振型分光元件122a将入射的第一探测光束中的部分光束(在本申请实施例中称作第二探测光束)进行透射出射，由非偏振型分光元件122a透射出射的第二探测光束入射到MEMS扫描镜125。MEMS扫描镜125在控制器11发送的控制信号的控制下将第二探测光束引导入射至探测目标2。

第二探测光束在探测目标2表面发生散射或反射后，第二探测光束的回波信号(在本申请实施例中简称为回波信号)入射到MEMS扫描镜125，并经由MEMS扫描镜125引导入射至非偏振型分光元件122a。非偏振型分光元件122a将入射的回波信号中的一部分光束(在本申请实施例中称作第一回波光束)进行反射出射，将入射的回波信号中的另一部分光束(在本申请实施例中称作第二回波光束)进行透射出射，由非偏振型分光元件122a反射出射的第一回波光束经由第一汇聚透镜1261汇聚至第一光探测器1231，由非偏振型分光元件122a透射出射的第二回波光束入射到PBS 122b。PBS 122b将入射的第二回波光束中的s方向偏振的光束(在本申请实施例中称作第三回波光束)进行反射出射，由PBS122b反射出射的第三回波光束经由第二汇聚透镜1262汇聚至第二光探测器1232。第一光探测器1231根据汇聚后的第一回波信号生成第一接收信号，将第一接收信号发送给控制器11。第二光探测器1232对汇聚后的第三回波光束进行探测，并根据探测到的第三回波信号生成第二接收信号，将第二接收信号发送给控制器11。控制器11可以根据第一接收信号和第二接收信号确定回波信号的接收信息，可以根据其向激光器121发送的控制信号来确定目标探测光的发射信息，进而可以根据该发射信息和该接收信息生成对探测目标2的探测结果。

激光器121产生的探测光通常为线偏振光，通过调整激光器121和PBS 122b之间的相对位置和角度，可以使得激光器121产生的线偏振光的偏振方向为p方向，这样，PBS 122b可以将入射的全部探测光透射至非偏振型分光元件122a，有利于降低探测光的损耗。

假设激光器121产生的探测光的功率P_out＝I，那么由PBS 122b透射出射至非偏振型分光元件122a的第一探测光束的功率P_out1＝P_out＝I。根据前述对现有光学系统12的描述，为了降低非偏振型分光元件122a对探测光和回波信号的损耗，可以将非偏振型分光元件122a的反射比r设为0.5，那么经非偏振型分光元件122a透射出射至MEMS扫描镜125的第二探测光束的功率P_out2＝P_out/2＝I/2。若不考虑探测环境对第二探测光束的损耗，那么经由MEMS扫描镜125引导入射到非偏振型分光元件122a的回波信号的功率P_in0＝P_out2＝I/2，经非偏振型分光元件122a反射出射至第一光探测器1231的第一回波光束的功率P_in1＝P_in0/2，经非偏振型分光元件122a透射出射至PBS 122b的第二回波光束的功率P_in2＝P_in0/2。

一般情况下，光学系统12接收的回波信号相对于其发射的目标探测光会存在一定的退偏角度δ。由于经PBS 122b透射出射的第一探测光束的偏振方向为p方向，经非偏振型分光元件122a透射出射的第二探测光束的偏振方向也为p方向，因此，回波信号的偏振方向与p方向的夹角为δ，第二回波光束的偏振方向与p方向的夹角同样为δ，经由PBS 122b反射至第二光探测器1232的第三回波光束的功率P_in3＝P_in2·sin²δ。光学系统12探测到的目标回波信号的功率P_in＝P_in1+P_in3＝P_in/2+P_in·sin²δ/2＝I(1+sin²δ)/4，光学系统12产生的探测光的功率P_out＝I，因此，光学系统12对探测光的总损耗为

由于I(1+sin²δ)/4>I/4，因此，本申请实施例提供的光学系统12对探测光的总损耗小于现有光学系统12对探测光的总损耗，本申请提供的光学系统12应用于光探测装置中，有利于提高光探测系统的SNR和探测距离。并且退偏角度δ越大，本申请实施例提供的光学系统12的总损耗越小，极端情况下，当退偏角度δ＝90°时，总损耗为10lg2≈3dB。

上面从降低对探测光的损耗的角度论述了本申请提供的光学系统12的有益效果，下面从提高信号的SNR的角度来论述本申请提供的光学系统12的有益效果。

现有的光学系统12中，光探测器探测到的目标回波信号为非偏振型分光元件122a从回波信号中分出的一束光，光探测器探测到的目标回波信号的SNR与进入光学系统12的回波信号的SNR相同，当回波信号的SNR较低时，光探测器根据目标回波信号生成的回波接收信号的SNR也较低，会降低控制器11根据回波接收信号生成的探测结果的准确性，甚至将难以发现探测目标2，造成安全事故。

本申请实施例提供的光学系统12包括两个光探测器，其中，第一光探测器1231探测到的第一回波光束为非偏振型分光元件122a从回波信号中分出的一束光，而第二光探测器1232探测到的第三回波光束为PBS 122b反射出射的s方向偏振的线偏振光。假设进入光学系统12的回波信号的功率P_in0＝I'，回波信号中的干扰光信号的功率为P_in0-n＝I'_n，有效信号的功率为，I'＝I'_e+I'_n，P_in0-n＝I'_n那么回波信号的SNR₀＝P_in0-e/P_in0-n＝I'_e/I'_n。

下面计算第一回波光束的SNR₁：

第一回波光束的功率P_in1＝P_in0/2＝I'/2，其中有效信号的功率P_in1-e＝P_in0-e/2＝I'_e/2，干扰光信号的功率P_in1-n＝P_in0-n/2＝I'_n/2，因此，第一回波光束的

下面计算第三回波光束的SNR₃：

第二回波光束的功率P_in2＝P_in0/2＝I'/2，其中有效信号的功率P_in2-e＝P_in0-e/2＝I'_e/2，干扰光信号的功率P_in2-n＝P_in0-n/2＝I'_n/2。假设回波信号的退偏角度为δ，那么第二回波光束中有效信号的偏振方向与p方向的夹角为δ，经PBS 122b反射出射的第三回波光束中有效信号的功率

假设第二回波光束中的干扰光信号分解到s方向偏振的线偏振光的功率P_in3-n＝P_in2-n·x＝I'_n·x/2，x介于0至1，由干扰光信号的偏振态和/或偏振方向(为线偏振时)决定。因此，第三回波光束的

通过比较SNR1和SNR3的表达式不难看出，当sin²δ＞x时，SNR₃＞SNR₁。比如，若干扰光信号为圆偏振光，那么x＝0.5，当δ＞45°时，SNR₃＞SNR₁；比如，若干扰光信号为线偏振光，干扰光信号的偏振方向与p方向的夹角为

那么

当

时，SNR₃＞SNR₁。

在本申请实施例提供的光学系统12中，第一光探测器1231根据第一回波光束生成第一接收信号，并发送给控制器11，第二光探测器1232根据第三回波光束生成第二接收信号，并发送给控制器11，由于第三回波光束的SNR₃可能高于第一回波光束的SNR₁，因此，和现有技术中控制器11根据第一接收信号来生成探测结果相比，控制器11根据第一接收信号和第二接收信号来生成对探测目标2的探测结果，有利于提高探测结果的准确性。

关于控制器11根据第一接收信号和第二接收信号来生成对探测目标2的探测结果：

光探测器用于将入射的光信号转换成电信号(光电流或光电压)，以光探测器将光信号转换成光电流为例，光电流i和入射光的功率P之间的关系为i＝f(P)，入射光的SNR越低，光探测器产生的电信号的SNR越低，反之，光探测器产生的电信号的SNR越高。由于探测环境中其他光源的存在，光探测器一般能够持续的探测到入射的光信号，光探测器根据入射的光信号持续的产生并将向控制器11发送相应的电信号。为了生成对探测目标2的探测结果，控制器11需要从接收到电信号中识别出有效电信号，根据有效电信号生成回波信号的接收信息。为此，控制器11在接收到光探测器发送的电信号之后，控制器11可以利用识别函数g(x)来生成对电信号中有效电信号的识别结果g(i)，继而根据识别结果g(i)确定回波信号的接收信息。控制器11接收到的电信号i的SNR越低，控制器11生成的识别结果g(i)的准确性越低，进而降低接收信息乃至探测结果的准确性。示例性，当目标回波信号的SNR过低时，比如当目标回波信号中的干扰光信号的功率与有效回波信号的功率相当，甚至前者更大时，控制器11可能无法通过识别函数g(i)识别出有效电信号，此时光探测装置将无法发现该探测目标2，将为自动驾驶设备带来很大的安全隐患。

以第一光探测器1231和第二光探测器1232生成的第一接收信号和第二接收信号均为光电流为例，在一种可能的实现方式中，控制器11可以根据第一接收信号i₁生成第一识别结果g(i₁)，根据第二接收信号i₂生成第二识别结果g(i₂)，之后，控制器11可以根据第一识别结果g(i₁)和第二识别结果g(i₂)生成对探测目标2的探测结果。若SNR₃＞SNR₁，可能存在这样一种情况，即第一识别结果g(i₁)表明未检测到探测目标2，而第二识别结果g(i₂)表明检测到探测目标2，那么控制器11可以根据第二探测结果确定回波信号的接收信息，进而根据目标探测光的发射信息和回波信号的接收信息生成对探测目标2的探测结果。可见，在光探测装置中设置本申请实施例提供的光学系统12，有利于提高对探测目标2的探测结果，当该光探测装置应用于自动驾驶设备时，有利于降低自动驾驶设备的安全隐患。

仍以第一光探测器1231和第二光探测器1232生成的第一接收信号和第二接收信号均为光电流为例，在本申请一种可能的实现方式中，控制器11还可以将第一接收信号i₁和第二接收信号i₂进行混合，比如进行相加、相减或相乘等，得到第三接收信号i₃，并根据第三接收信号i₃生成第三识别结果g(i₃)，之后，控制器11可以根据第一识别结果g(i₁)、第二识别结果g(i₂)和第三识别结果g(i₃)生成对探测目标2的探测结果。

以将第一接收信号i₁和第二接收信号i₂进行相减为例，i₃＝i₁-i₂。若退偏角度很小，比如为0°，第二回波光束中的有效光信号的偏振方向为p方向，全部透过PBS 122b，无法通过PBS 122b反射至第二光探测器1232中，此时，第二光探测器1232探测到的第三回波光束仅包括干扰光信号，此时第二光探测器1232探测到的第三回波光束的功率为第三回波光束中偏振方向为s方向的干扰光信号的功率

而第一回波光束仍然同时包括有效光信号和干扰光信号，第一光探测器1231探测到的第一回波光束的功率P_in1＝P_in1-e+P_in1-n＝(I'_e+I'_n)/2。由于第一接收信号

第二接收信号

将第一接收信号和第二接收信号作差后，得到的第三接收信号

相当于去除第一接收信号中的部分干扰电信号，因此，第三接收信号i₃的SNR高于第一接收信号的SNR。

由于第三接收信号的SNR可能高于第一接收信号的SNR，因此，控制器11根据第一接收信号、第二接收信号和第三接收信号来生成对探测目标2的探测结果，有利于提高探测结果的准确性。

若退偏角度δ较小，比如不超过45°，那么入射到PBS 122b上的第二回波光束的偏振方向与p方向的夹角不超过45°，第二光探测器1232探测到的第三回波光束的功率

在本申请一种可能的实现方式中，图5对应的光学系统12中还可以设置偏振调整元件，比如半波片，可以将半波片设置在PBS 122b和偏振型分光元件之间，或者，将半波片设置在偏振型分光元件和MEMS扫描镜125之间。假设半波片可以将入射光的偏振方向旋转22.5°，那么入射到PBS 122b上的第二回波光束的偏振方向与p方向的夹角为δ+45°，由于δ不超过45°，因此第二回波光束的偏振方向与p方向的夹角介于45°和90°之间，第二光探测器1232探测到的第三回波光束的功率

有利于减少光学系统12对探测光的总损耗。在一种可能的实现方式中，还可以选用其他类型的偏振方向调整元件，比如1/4波片，替换上述半波片。

在本申请一种可能的实现方式中，可以将探光的偏振方向调整为s方向，经PBS122b出射至非偏振型分光元件122a的第一探测光束为经PBS 122b反射出射的。在本申请一种可能的实现方式中，经非偏振型分光元件122a出射至MEMS扫描镜125的第二探测光束为经非偏振型分光元件122a反射出射的。在本申请一种可能的实现方式中，可以交换光学系统12中PBS 122b和非偏振型分光元件122a的位置。

图6为本申请光学系统12另一个实施例的应用场景示意图，参考图6，本申请光学系统12另一个实施例可以包括光源121、偏振型分光元件122b、偏转元件127、第一光探测器123；光源121用于产生探测光，例如，可以在控制器11的控制信号的控制下产生探测光；偏振型分光元件122b用于对探测光进行分束，分束得到的第一探测光分量用于入射至探测目标2，分束得到的第二探测光分量入射到偏转元件127；偏转元件127用于将第二探测光分量反射至探测目标2；还用于将第二回波信号反射至偏振型分光元件122b，第二回波信号为第二探测光分量被探测目标2反射回来的信号；偏振型分光元件122b还用于对第一回波信号进行分束，分束得到的第一回波信号分量入射到第一光探测器，第一回波信号为第一探测光分量被探测目标2反射回来的信号；偏振型分光元件122b还用于对入射的第二回波信号进行分束，分束得到的第二回波信号分量入射到第一光探测器；光探测器123用于根据第一回波信号分量和第二回波信号分量生成第一接收信号，并将第一接收信号发送出去，比如发送至控制器11。

由于偏振型分光元件122b的反射比由入射光的偏振情况决定，本申请实施例提供的光学系统12中通过设置偏振型分光元件122b，有利于同时实现探测光的损耗和回波信号的损耗最小化。

在一种可能的实现方式中，也可以利用非偏振型分光元件替换偏振型分光元件122b。

在一种可能的实现方式中，光学系统12还可以包括第一偏振调整元件、第二偏振调整元件和第三偏振调整元件。其中，第一偏振调整元件位于光源121和偏振型分光元件122b之间的光路中，用于将所述探测光的偏振态调整为圆偏振；第二偏振调整元件位于偏振型分光元件122b与探测目标2之间的光路中，用于对入射光的偏振方向进行调整；第三偏振调整元件位于偏转元件127和探测目标2之间的光路中，用于对入射光的偏振方向进行调整。下面以光源121为激光器，偏转元件127为反射镜，第一偏振调整元件为1/4波片，第二偏振调整元件和第三偏振调整元件均为半波片为例，对图6对应的实施例进行具体举例描述。

图7为本申请提供的光学系统12另一个实施例的应用场景示意图，参考图7，光学系统12包括激光器121、准直组件124、1/4波片1281、PBS 122b、反射镜127、第一半波片1282、第二半波片1283、MEMS扫描镜125、汇聚透镜126和光探测器123。

激光器121在控制器11发送的控制信号的控制下产生探测光，探测光经准直组件124准直后，入射到1/4波片1281。激光器121产生的激光通常为线偏振光，1/4波片1281将准直后的探测光的偏振态变为圆偏振。从1/4波片1281出射的探测光入射至PBS 122b，PBS122b将入射的探测光分成透射出射的光束(在本申请实施例中称作第一探测光束)和反射出射的光束(在本申请实施例中称作第二探测光束)，第一探测光束为p方向偏振的线偏振光，第二探测光束为s方向偏振的线偏振光。第一探测光束入射到第一半波片1282，第一半波片1282对第一探测光束的偏振方向进行调整，调整后的第一探测光束入射到MEMS扫描镜125。第二探测光束入射到反射镜127，经反射镜127反射出射的第二探测光束，其传播方向与经PBS 122b透射出射的第一探测光束的传播方向相同。经反射镜127调整传播方向的第二探测光束入射到第二半波片1283，第二半波片1283对入射的第二探测光束的偏振方向进行调整，调整后的第二探测光束入射至MEMS扫描镜125。MEMS扫描镜125在控制器11的控制下将入射的第一探测光束和第二探测光束引导至探测目标2。

第一探测光束和第二探测光束在探测目标2表面发生散射或反射后，第一探测光束的回波信号(在本申请实施例中称作第一回波光束)和第二探测光束的回波信号(在本申请实施例中称作第二回波光束)入射到MEMS扫描镜125。MEMS扫描镜125将第一回波光束引导至第一半波片1282，将第二回波光束引导至第二半波片1283。第一半波片1282对第一回波光束的偏振方向进行调整，调整后的第一回波光束入射至PBS 122b。第二半波片1283对第二回波光束的偏振方向进行调整，调整后的第二回波光束入射至反射镜127。反射镜127对入射的第二回波光束进行反射，反射后的第二回波光束入射至PBS 122b。PBS122b对入射的第一回波光束中的s方向偏振的光束(在本申请实施例中称作第三回波光束)进行反射，反射后的第三回波光束经由汇聚透镜126汇聚至光探测器123；并且，PBS 122b对入射的第二回波光束中的p方向偏振的光束(在本申请实施例中称作第四回波光束)进行透射，透射后的第四回波光束经由汇聚透镜126汇聚至光探测。光探测器123根据汇聚后的第三回波光束和汇聚后的第四回波光束生成接收信号，并将接收信号发送给控制器11。控制器11在接收到光探测器123发送的接收信号后，可以根据接收信号确定回波信号的接收信息。控制器11还可以根据其向激光器121发送的控制信号来确定目标探测光的发射信息，进而根据发射信息和接收信息生成对探测目标2的探测结果。

在本申请实施例中，PBS 122b和反射镜127可以近距离设置，以减少由MEMS反射出射的第一探测光束和第二探测光束之间的距离。

在一种可能的实现方式中，可以对光学系统12中部分元件的位置进行调整，比如，PBS 122b对入射的探测光束进行分束后，反射镜127的位置被配置为用于接收由PBS 122b透射出射的第一探测光束，经反射镜127反射的第一探测光束经由第二半波片1283入射到MEMS；经PBS 122b反射出射的第二探测光束可以经由第一半波片1282入射到MEMS。

假设激光器121产生的探测光的功率P_out＝I，由于经由1/4波片1281入射到PBS122b的探测光为圆偏振光，因此PBS 122b出射的p方向偏振的第一探测光束的功率P_out1＝I/2，s方向偏振的第二探测光束的功率P_out2＝I/2。假设第一回波光束的功率P_in1和第一探测光束的功率P_out1相同，第二回波光束的功率P_in2和第二探测光束的功率P_out2相同，那么P_in1＝I/2，P_in2＝I/2。

假设第一半波片1282和第二半波片1283对入射光的偏振方向的调整角度相同，均为α，假设第一回波光束和第二回波光束的退偏角度均为δ，那么经由第一半波片1282入射至PBS 122b的第一回波光束的偏振方向与p方向的角度为2α+δ，第一回波光束由PBS122b分束后，反射出射的第三回波光束的功率

经由反射镜127入射至PBS122b的第二回波光束的偏振方向与s方向的夹角为2α+δ，第二回波光束由PBS122b分束后，透射出射的第四回波光束的功率

理想情况下，第一回波光束和第二回波光束的退偏角度δ为0°，可以将第一半波片1282和第二半波片1283配置为用于将入射光的偏振方向旋转45°，即α＝45°。理想情况下各光束的偏振态如图7中包括图形的坐标系所示，各个坐标系的x轴均对应于s方向，各个坐标系的y轴均对应于p方向，其中，包括圆形图形的坐标系用于表示其对应的光束的偏振态为圆偏振；包括双箭头实线图形的坐标系用于表示其对应的光束的偏振态为线偏振，并且双箭头实线与坐标轴的夹角用于表示该光束的偏振方向与坐标轴对应方向的夹角。在理想情况下，

光探测器123探测到的目标回波信号的功率P_in＝P_in3+P_in4＝I，光学系统12对探测光的总损耗为0，有利于提高光探测装置的SNR和探测距离。

一般情况下，回波信号相对于目标探测光会存在一定的退偏角度。在某些应用场景中，退偏角度是比较固定的。当退偏角度较小时，可以继续采用图7对应的实施例中的光学系统12。当退偏角度较大时，比如在极端情况下，退偏角度为δ＝90°，此时，可以移除第一半波片1282和第二半波片1283，第三回波光束的功率

第四回波光束的功率

光探测器123探测到的目标回波信号的功率P_in＝P_in3+P_in4＝I，光学系统12对探测光的总损耗约为0，有利于提高光探测装置的SNR和探测距离。

若光探测装置的应用环境经常改变，目标探测光的退偏角度是随机的，此时，可以移除第一半波片1282或移除第二半波片1283，并且将继续使用的半波片配置为将入射光的偏振方向旋转45°，即α＝45°。以仅移除第二半波片1283为例，此时，经由第一半波片1282入射至PBS 122b的第一回波光束的偏振方向与p方向的角度仍为2α+δ＝90°+δ，第一回波光束由PBS 122b分束后，反射出射的第三回波光束的功率

经反射镜127反射后入射到PBS 122b的第二回波光束，其偏振方向与s方向的夹角为δ，第二回波光束由PBS 122b分束后，反射出射的第四回波光束的功率

光探测器123探测到的目标回波信号的功率与退偏角度δ的具体取值无关，为

光学系统12对探测光的总损耗

有利于提高光探测装置的SNR和探测距离。

1/4波片1281用于将激光器121产生的线偏振光转变为圆偏振光，目的是使得PBS122b将探测光均匀的分成透射的第一探测光束和反射的第二探测光束，以应对随机退偏的情况。在实际使用时，经1/4波片出射的光束正交分解后得到的两个光束的功率可能不绝对相等，也就是说，经1/4波片出射的光束为椭圆偏振态，因此，1/4波片1281用于将激光器121产生的线偏振光转变为圆偏振光，可以理解为，1/4波片的配置目的是将入射的线偏振光转变为圆偏振光，但是考虑到实际应用中可能存在的误差，1/4波片也可能将入射的线偏振光转变为椭圆偏振光。本领域技术人员可以利用其它类型的光学元件来替换1/4波片1281，以将线偏振光转变为圆偏振光。在一种可能的实现方式中，光学系统12中还可以不设置该1/4波片1281，比如，可以通过调整激光器121和PBS 122b的相对位置和角度，使得探测光的偏振方向与p方向的夹角为45°，或者，比如，可以采用产生的探测光为圆偏振光的光源121，从而使得PBS 122b将探测光均匀的分成透射的第一探测光束和反射的第二探测光束。

图6对应的实施例中的偏转元件127用于将第二探测光束的传播方向调整为与第一探测光束的传播方向相同，进而发射至探测目标2。在一种可能的实现方式中，偏转元件127可以为分光元件，进一步的，在一种可能的实现方式中，还可以在光学系统12中增设光探测器。图8为本申请光学系统12另一个实施例的应用场景示意图，参考图8，本申请光学系统12另一个实施例可以包括光源121、第一分光元件1221、第二分光元件1222、第一光探测器1231、第二光探测器1232，第一分光元件1221为偏振型分光元件，第二分光元件1222为偏振型分光元件或者非偏振型分光元件；光源121用于在控制器11发送的控制信号的控制下产生探测光；第一分光元件1221用于对探测光进行分束，分束得到的第一探测光分量用于发射至探测目标2，分束得到的第二探测光分量入射到第二分光元件1222；第二分光元件1222对第二探测光分量进行分束，其中，反射出射的第三探测光分量用于发射至探测目标2，第三探测光分量为第二探测光分量中的全部或部分光信号；第一探测光分量的第一回波信号入射到第一分光元件1221，第一分光元件1221对第一回波信号进行分束得到的第一回波信号分量入射到第一光探测器1231；第三探测光分量的第二回波信号入射到第二分光元件1222，第二分光元件1222对第二回波信号进行分束，其中，反射出射的第二回波信号分量入射到第一分光元件1221，透射出射的第三回波信号分量入射到第二光探测器1232；第一分光元件1221对第二回波信号分量进行分束得到的第四回波信号分量入射到第一光探测器1231；第一光探测器1231用于根据第一回波信号分量和第四回波信号分量生成第一接收信号，并将第一接收信号发送出去，例如发送给控制器11；第二光探测器1232用于根据第三回波信号分量生成第二接收信号，并将第二接收信号发送出去，例如发送给控制器11。

在图8对应的实施例中，光学系统12发射的目标探测光包括第一探测光分量和第三探测光分量，光学系统12探测到的目标回波信号包括第一回波信号分量、第三回波信号分量和第四回波信号分量。

在实际使用中，可以将图3对应的光学系统12的实施例和图6对应的光学系统12的实施例进行组合，或者将图3对应的光学系统12的实施例和图8对应的光学系统12的实施例进行组合。

以将图3和图8对应的光学系统12的实施例进行组合为例，对组合后的光学系统12的实施例进行举例介绍。

图9为本申请提供的光学系统12另一个实施例的应用场景示意图，参考图9，光学系统12包括激光器121、准直组件124、PBS 122b、第一非偏振型分光元件122a1、第二非偏振型分光元件122a2、半波片128、MEMS扫描镜125、第一汇聚透镜1261、第一光探测器1231、第二汇聚透镜1262、第二光探测器1232、第三汇聚透镜1263和第三光探测器1233。其中，“第一”、“第二”和“第三”用于将本实施例提供的光学系统12中设置于不同位置的同类元件进行区分。

激光器121在控制器11发送的控制信号的控制下产生线偏振的探测光，探测光经准直组件124准直后，入射到PBS 122b，PBS 122b对入射的探测光进行分束，分成透射出射的光束(在本申请实施例中称作第一探测光束)和反射出射的光束(在本申请实施例中称作第二探测光束)。第一探测光束为p方向偏振的线偏振光，入射到第一非偏振型分光元件122a1；第二探测光束为s方向偏振的线偏振光，入射到第二非偏振型分光元件122a2。第一非偏振型分光元件122a1将入射的第一探测光束中的部分光束(在本申请实施例中称作第三探测光束)进行透射，透射出射后的第三探测光束入射到MEMS扫描镜125。第二非偏振型分光元件122a2将入射的第二探测光束中的部分光束(在本申请实施例中称作第四探测光束)进行反射，反射出射后的第四探测光束入射到半波片128。半波片128对入射的第四探测光束的偏振方向旋转45°，偏振方向调整后的第四探测光束入射到MEMS扫描镜125。MEMS扫描镜125在控制器11发送的控制信号的控制下将第三探测光束和第四探测光束引导入射至探测目标2。

第三探测光束和第四探测光束在探测目标2表面发生散射或反射后，第三探测光束的回波信号(在本申请实施例中称作第一回波光束)和第四探测光束的回波信号(在本申请实施例中称作第二回波光束)入射到MEMS扫描镜125。MEMS扫描镜125将第一回波光束引导入射至第一非偏振型分光元件122a1。第一非偏振型分光元件122a1将入射的第一回波光束中的部分光束(在本申请实施例中称作第三回波光束)进行反射，反射后的第三回波光束经由第一汇聚透镜1261汇聚至第一光探测器1231；第一非偏振型分光元件122a1将入射的第一回波光束中的另一部分光束(在本申请实施例中称作第四回波光束)进行透射，透射后的第四回波光束入射到PBS 122b。MEMS扫描镜125将第二回波光束引导入射至半波片128。半波片128对第二回波光束的偏振方向旋转45°，偏振方向调整后的第二回波光束入射到第二非偏振型分光元件122a2。第二非偏振型分光元件122a2将入射的第二回波光束中的部分光束(在本申请实施例中称作第五回波光束)进行反射，反射后的第五回波光束入射到PBS122b；第二非偏振型分光元件122a2将入射的第二回波光束中的另一部分光束(在本申请实施例中称作第六回波光束)进行透射，透射后的第六回波光束经由第三汇聚透镜入射到第三光探测器1233。PBS 122b将入射的第四回波光束中的s方向偏振的光束(在本申请实施例中称作第七回波光束)进行反射，反射后的第七回波光束经由第二汇聚透镜1262入射到第二光探测器1232；PBS 122b将入射的第五回波光束中的p方向偏振的光束(在本申请实施例中称作第八回波光束)进行透射，透射后的第八回波光束经由第二汇聚透镜1262入射到第二光探测器1232。第一光探测器1231根据汇聚后的第三回波光束生成第一接收信号，将第一接收信号发送给控制器11。第二光探测器1232根据汇聚后的第七回波光束和第八回波光束生成第三接收信号，将第三接收信号发送给控制器11。第三光探测根据汇聚后的第六回波光束生成第二接收信号，将第二接收信号发送给控制器11。控制器11可以根据第一接收信号、第二接收信号和第三接收信号确定回波信号的接收信息，可以根据其向激光器121发送的控制信号来确定目标探测光的发射信息，进而可以根据该发射信息和该接收信息生成对探测目标2的探测结果。

激光器121产生的探测光为线偏振光，为了使得探测光被PBS 122b均匀的分束，可以将激光器121产生的探测光的偏振方向调整为与p方向为45°，假设激光器121产生的探测光的功率P_out＝I，此时第一探测光束的功率P_out1＝I/2，第二探测光束的功率P_out2＝I/2。根据前述对现有光学系统12的描述，为了降低非偏振型分光元件对探测光和回波信号的损耗，可以将第一非偏振型分光元件122a1和第二非偏振型分光元件122a2的反射比r均设为0.5。那么第一非偏振型分光元件122a1对第一探测光束进行分束得到的第三探测光束的功率P_out3＝I/4，第二非偏振型分光元件122a2对第二探测光束进行分束得到的第四探测光束的功率P_out4＝I/4。

假设第一回波光束的功率P_in1与第三探测光束的功率P_out3相同，第二回波光束的功率P_in2与第四探测光束的功率P_out4相同，那么第一非偏振型分光元件122a1对第一回波光束进行分束得到的第三回波光束的功率P_in3＝I/8，得到的第四回波光束的功率P_in4＝I/8，第二非偏振型分光元件122a2对第二回波光束进行分束得到的第五回波光束的功率P_in5＝I/8，得到的第六回波光束的功率P_in6＝I/8。假设退偏角度为δ，那么入射到PBS 122b的第四回波光束的偏振方向与p方向的夹角为δ，入射到PBS 122b的第五回波光束的偏振方向与s方向的夹角为90°+δ，因此，PBS 122b对第四回波光束进行分束得到的第七回波光束的功率

对第五回波光束进行分束得到的第八回波光束的功率

综上可知，光学系统12探测到的目标回波信号的功率

由于光学系统12发出的目标探测光的功率P_out＝I，因此，光学系统12对探测光的总损耗为

本申请实施例提供的光学系统12对探测光的总损耗小于现有光学系统12对探测光的总损耗，本申请提供的光学系统12应用于光探测装置中，有利于提高光探测系统的SNR和探测距离。

在本申请实施例提供的光学系统12中，第一光探测器1231根据第三回波光束生成第一接收信号，并发送给控制器11；第二光探测器1232根据第七和第八回波光束生成第三接收信号，并发送给控制器11；第三光探测器1233根据第六回波光束生成第二接收信号，并发送给控制器11。在不同探测环境下，退偏角度和干扰光信号的偏振情况不同，这三个接收信号的SNR可能不同，因此，和现有技术中控制器11根据一个接收信号来生成探测结果相比，控制器11根据三个接收信号来生成探测结果，有利于提高探测结果的准确性。参考图5对应的实施例的相应描述，以接收信号为光电流为例，控制器11可以分别根据第一接收信号i₁、第二接收信号i₂和第三接收信号i₃生成第一识别结果g(i₁)、第二识别结果g(i₂)和第三识别结果g(i₃)，之后，控制器11可以根据第一识别结果g(i₁)、第二识别结果g(i₂)和第三识别结果g(i₃)生成对探测目标2的探测结果。控制器11还可以将不同的接收信号进行混合，比如进行相加、相减或相乘运算，得到衍生的接收信号，根据衍生的接收信号和接收到的各个接收信号来生成对探测目标2的探测结果。

在本申请一种可能的实现方式中，可以对第二非偏振型分光元件122a2的位置进行调整，使其用于接收第一探测光束中经第一非偏振型分光元件122a1反射出射的光束。

在本申请一种可能的实现方式中，可以交换光学系统12中PBS 122b和第一非偏振型分光元件的位置；此时，第二非偏振型分光元件122a2可以仍然用于接收经PBS122b反射出射的光束，或者，可以用于接收第一探测光束中经第一非偏振型分光元件122a1反射出射的光束。

在上述各个光学系统12的实施例中，当光学系统12中存在这样的分光元件，比如图5对应的实施例中的PBS 122b或非偏振型分光元件122a，或者，图8对应的实施例中的第二分光元件1222，或者，图9对应的实施例中的第一非偏振型分光元件122a1或第二非偏振型分光元件122a2等，其对入射的去程光(全部或部分探测光)进行分束后，仅利用分束后的一束光信号来进行探测，此时可以在光学系统12中增加光探测器，该光探测器用于接收该分光元件对入射的去程光分束后的另一束光信号，并根据接收到的光信号生成目标探测光的发射信号，将发射信号发送给控制器11，控制器11根据接收到的发射信号来生成目标探测光的发射信息。

但是，仅增加用于生成发射信号的光探测器，其表面反射或散射的光信号可能进入用于生成接收信号的光探测器中，对光探测器生成的接收信号造成干扰。为了解决光探测器之间的干扰问题，本申请提供另一个光学系统12的实施例，图10为光学系统12另一个实施例的应用场景示意图，参考图10，光学系统12包括激光器121、准直组件124、非偏振型分光元件122a、PBS 122b、MEMS扫描镜125、第一汇聚透镜1261、第二汇聚透镜1262、第一光探测器1231和第二光探测器1232。其中，“第一”和“第二”用于将本实施例提供的光学系统12中设置于不同位置的同类元件进行区分。

激光器121在控制器11发送的控制信号的控制下产生探测光，该探测光被准直组件124准直后入射到非偏振型分光元件122a。非偏振型分光元件122a对入射的探测光进行分束，具体的，将探测光中的部分光束(在本申请实施例中称作第一探测光束)进行透射，透射后的第一探测光束经由第一汇聚透镜1261入射到第一光探测器1231；将探测光中的另一部分光束(在本申请实施例中称作第二探测光束)进行反射，反射后的第二探测光束入射到PBS 122b。PBS 122b将入射的第二探测光束中的p方向偏振的光束(在本申请实施例中称作第三探测光束)进行透射，透射后的第三探测光束入射到MEMS扫描镜125，经由MEMS扫描镜125引导至探测目标2。第三探测光束在探测目标2表面发生散射或反射后，第三探测光束的回波信号(在本申请实施例中称作回波信号)入射到MEMS扫描镜125，并经由MEMS扫描镜125引导入射至PBS 122b。PBS 122b将回波信号中的s方向偏振的光束(在本申请实施例中称作目标回波光束)进行反射，反射后的目标回波光束经由第二汇聚透镜1262入射到第二光探测器1232。第一光探测器1231根据第一探测光束生成第三探测光束的发射信号，并将其发送给控制器11；第二光探测器1232根据目标回波信号生成回波信号的接收信号，并将其发送给控制器11。控制器11根据接收到的发射信号和接收信号生成对探测目标2的探测结果。由于第一光探测器1231和第二光探测器1232接收的光信号来自不同的分光元件，因此在第一光探测器1231反射或散射的光信号不容易对第二光探测器1232的探测结果造成干扰，有利于提高控制器11生成的探测结果的准确性。

为了降低探测光的损耗，可以将非偏振型分光元件122a的反射比设置的较高，使得更多的探测光用于对探测目标2进行探测。在一种可能的实现方式中，可以用PBS替换图8对应的实施例中的非偏振型分光元件122a。

可以参考图10对应的实施例，在前述各个光学系统12的实施例(例如图3、图5、图8和图9对应的光学系统12的实施例)中增加一个分光元件和光探测器，利用该光探测器接收该分光元件对探测光分束得到的部分光信号，进而生成并发送生成的发射信号。

下面对本申请提供的各个光学系统12实施例中的部分元件进行补充说明：

在本申请提供的示意图中，以PBS为立方体型分束镜、非偏振型分光元件为平板型分束镜为例，在实际应用中，不对PBS和非偏振型分光元件的外观形状进行限定，比如，PBS可以为平面型分束镜，非偏振型分光元件为立方体型分束镜。

激光器121用于产生激光，激光具有单色性好、亮度高、方向性好等特点，有利于提高控制器11得到的探测结果的精度。本申请实施例中的激光器121可以但不限于是，光通信领域广泛使用的分布式反馈激光二极管(distributed feedback laser diode，DFB-LD)、分布布拉格反射激光二极管(distributed bragg reflector laser diode，DBR-LD)、外腔激光二极管(external cavity laser diodes，ECDL)、垂直腔表面发射激光器(verticalcavity surface emitting laser，VCSEL)等。在本申请一些实施例中，光学系统12也可以采用其他类型的光源121来替换本申请光学系统12实施例中的激光器121。

MEMS扫描镜125用于在控制器11的控制下将目标探测光引导至探测目标2上的不同位置，以利用目标探测光对探测目标2进行二维或三维扫描。MEMS扫描镜125为基于微机电系统的扫描镜，其具有尺寸下、精度高等优点。在本申请一些实施例中，MEMS扫描镜125也可以替换为其他类型的扫描镜，本申请实施例不对扫描镜的具体类型进行限定。并且，在本申请一些实施例中，光学系统12也可以不设置扫描镜，比如，当目标探测光用于对某个固定方向(即一维空间中)的探测目标2进行探测时，此时无需调整目标探测光的出射方向；比如，若光探测装置设置有转动机构，该转动机构用于在控制器11的控制下对光学系统12进行平动或转动，从而同样可以调整目标探测光的出射方向，实现目标探测光对探测目标2进行二维或三维扫描。

准直组件124用于准直激光器121产生的探测光，使得探测光的光束具有更小的发散角，准直度更好，以延长光探测装置的探测距离。如果激光器121采用的是半导体激光器121，由于半导体激光器121X/Y轴的发散角不一样，相应的这里的准直组件124可以采用柱透镜，分别对半导体激光器121X/Y轴的发散角进行准直。在本申请一些实施例中，光学系统12也可以不设置准直组件124。

光探测器具有较小的探测窗口，汇聚透镜用于将目标回波信号汇聚到相对应的探测器中，以减少目标回波信号的损耗。在本申请一些实施例中，光学系统12也可以不设置汇聚透镜。

需要说明的是，本申请实施例中，“探测光分量”和“探测光束”均用于指代光学系统12中的去程光束，“回波分量”和“回波光束”均用于指代光学系统12中的回程光束。

下面对本申请实施例提供的光探测方法进行描述。本申请实施例提供的光探测方法可以应用于光探测系统中。

图11为本申请实施例光探测方法一个实施例示意图，参考图11，本申请光探测方法一个实施例可以包括如下步骤：

1101、产生探测光；

光探测系统可以通过光源产生探测光。

1102、对探测光进行分束，得到第一探测光分量；

光探测系统可以通过第一分光元件对探测光进行分束，得到第一探测光分量。

1103、对第一探测光分量进行分束，分束得到的第二探测光分量入射至探测目标；

光探测系统可以通过第二分光元件对第一探测光分量进行分束，分束得到的第二探测光分量入射至探测目标。

1104、对第一回波信号进行分束，分束得到第一回波信号分量和第二回波信号分量；

光探测系统可以通过第二分光元件对第一回波信号进行分束，分束得到第一回波信号分量和第二回波信号分量，其中，第一回波信号为第二探测光分量被探测目标反射回来的信号。

1105、对第二回波信号分量进行分束，分束得到第三回波信号分量；

光探测系统可以通过第一分光元件对第二回波信号分量进行分束，分束得到第三回波信号分量。

1106、根据第一回波信号分量生成第一接收信号，并将第一接收信号发送出去；

光探测系统可以通过第一光探测器接收第一回波信号分量，并根据第一回波信号分量生成第一接收信号，并将第一接收信号发送出去。

1107、根据第三回波信号分量生成第二接收信号，并将第二接收信号发送出去。

光探测系统可以通过第二光探测器接收第三回波信号分量，并根据第三回波信号分量生成第二接收信号，并将第二接收信号发送出去。

步骤1106可以在步骤1107之前执行，或者，步骤1107可以在步骤1106之前执行，或者，步骤1106和步骤1107可以同时执行，本申请实施例不对步骤1106和步骤1107之前的时序进行限定。

本申请实施例中的多个步骤用于对光进行分束，比如步骤1102、1103、1104和1105，其中，步骤1102和1105用于对光进行偏振型分束，或者，步骤1103和1104用于对光进行偏振型分束，也就是说，第一分光元件和第二分光元件中的一个为偏振型分光元件。

图12为本申请实施例光探测方法另一个实施例示意图，参考图11，本申请光探测方法另一个实施例可以包括如下步骤：

1201、产生探测光；

光探测系统可以通过光源产生探测光。

1202、对探测光进行偏振型分束，分束得到第一探测光分量和第二探测光分量，第一探测光分量入射至探测目标；

光探测系统可以通过PBS对探测光进行偏振型分束，分束得到第一探测光分量和第二探测光分量，其中，第一探测光分量入射至探测目标。

1203、将第二探测光分量反射至探测目标；

光探测系统可以通过偏转元件将第二探测光分量反射至探测目标。

1204、对第一回波信号进行偏振型分束，分束得到第一回波信号分量；

光探测系统可以通过PBS对第一回波信号进行偏振型分束，分束得到第一回波信号分量，第一回波信号为第一探测光分量被探测目标反射回来的信号。

1205、对第二回波信号进行反射，第二回波信号为第二探测光分量被探测目标反射回来的信号；

光探测系统可以通过偏转元件对第二回波信号进行反射，第二回波信号为第二探测光分量被探测目标反射回来的信号。

1206、对反射后的第二回波信号进行偏振型分束，分束得到第二回波信号分量；

光探测系统可以通过PBS对反射后的第二回波信号进行偏振型分束，分束得到第二回波信号分量。

1207、根据第一回波信号分量和第二回波信号分量生成第一接收信号，并发送出去。

光探测系统可以通过第一光探测器接收第一回波信号分量和第二回波信号分量，根据第一回波信号分量和第二回波信号分量生成第一接收信号，并发送出去。

步骤1205可以在步骤1204之前执行，或者，步骤1204可以在步骤1205之前执行，或者，步骤1205和步骤1204可以同时执行，本申请实施例不对步骤1205和步骤1204之前的时序进行限定。

图13为本申请实施例光探测方法另一个实施例示意图，参考图13，本申请光探测方法一个实施例可以包括如下步骤：

1301、产生探测光；

光探测系统可以通过光源产生探测光。在一种可能的实现方式中，可以通过准直组件对产生的探测光进行准直。

1302、将探测光的偏振态调整为圆偏振；

光探测系统可以通过第一偏振调整元件将探测光的偏振态调整为圆偏振，示例性的，第一偏振调整元件可以为四分之一波片。

1303、对探测光进行偏振型分束，得到第一探测光分量和第三探测光分量；

将探测光的偏振态调整为圆偏振之后，光探测系统可以通过第一分光元件对探测光进行分束，得到第一探测光分量和第三探测光分量。

1304、对第一探测光分量的偏振方向进行调整；

光探测系统可以通过第二偏振调整元件对第一探测光分量的偏振方向进行调整，示例性的，第二偏振调整元件可以为半波片或四分之一波片。

1305、对第一探测光分量进行非偏振型分束，分束得到第二探测光分量；

在对第一探测光分量的偏振方向进行调整后，光探测系统可以通过第二分光元件对第一探测光分量进行分束。

1306、对第三探测光分量进行反射；

光探测系统可以通过偏转元件对第三探测光分量进行反射。

1307、对反射后的第三探测光分量的偏振方向进行调整；

光探测系统可以通过第三偏振调整元件对第三探测光分量的偏振方向进行调整，示例性的，第三偏振调整元件可以为半波片或四分之一波片。

本申请实施例中，步骤1304至步骤1307的序号所对应的执行先后顺序仅作为一种举例，在实际应用中，在满足步骤1304先于步骤1305执行，且步骤1306先于步骤1307执行的前提下，步骤1304至步骤1307在执行过程中的先后顺序可以任意排列，比如，先后顺序可以依次为步骤1304、步骤1306、步骤1305、步骤1307，或者，先后顺序可以依次为步骤1304&步骤1306、步骤1305&步骤1307，步骤1304&步骤1306是指步骤1304和步骤1306同时执行。

1308、利用第二探测光分量和反射后的第三探测光分量对探测目标进行扫描；

光探测系统可以通过扫描元件利用第二探测光分量和反射后的第三探测光分量对探测目标进行扫描。在定向探测的应用中，无需对探测目标进行二维或三维扫描，在一种可能的实现方式中，可以不执行步骤1308。

1309、对第一回波信号进行非偏振型分束，分束得到第一回波信号分量和第二回波信号分量；

光探测系统可以通过第二分光元件对第一回波信号进行分束，分束得到第一回波信号分量和第二回波信号分量，其中，第一回波信号为第二探测光分量被探测目标反射回来的信号。

1310、对所述第二回波信号分量的偏振方向进行调整；

光探测系统可以通过第二偏振调整元件对第二回波信号分量的偏振方向进行调整。

1311、对第二回波信号分量进行偏振型分束，分束得到第三回波信号分量；

在步骤1310之后，光探测系统可以通过第一分光元件对第二回波信号分量进行分束，分束得到第三回波信号分量。

1312、对第二回波信号的偏振方向进行调整；

光探测系统可以通过第三偏振调整元件对第二回波信号的偏振方向进行调整，第二回波信号为反射后的第三探测光分量被探测目标反射回来的信号。

1313、对第二回波信号中的部分光信号进行反射，对第二回波信号中的另一部分光信号进行透射；

光探测系统可以通过偏转元件对第二回波信号进行反射，当偏转元件为分光元件时，可以通过偏转元件对第二回波信号中的部分光信号进行反射，对第二回波信号中的另一部分光信号进行透射。

1314、对反射后的第二回波信号进行偏振型分束，分束得到第四回波信号分量；

步骤1313之后，光探测系统可以通过PBS对反射后的第二回波信号进行偏振型分束，分束得到第四回波信号分量。

本申请实施例中，步骤1309至步骤1314的序号所对应的执行先后顺序仅作为一种举例，在实际应用中，在满足步骤1309先于步骤1310执行，步骤1310先于步骤1311，步骤1312先于步骤1313执行，步骤1313先于步骤1314的前提下，步骤1309至步骤1314在执行过程中的先后顺序可以任意排列。

1315、根据第一回波信号分量生成第一接收信号，并将第一接收信号发送出去；

在步骤1309之后，光探测系统可以通过第一光探测器接收第一回波信号分量，并根据第一回波信号分量生成第一接收信号，并将第一接收信号发送出去。

1316、根据第三回波信号分量和第四回波信号分量生成第二接收信号，并将第二接收信号发送出去；

在步骤1311和步骤1314之后，光探测系统可以通过第二光探测器接收第三回波信号分量和第四回波信号分量，之后，可以根据第三回波信号分量和第四回波信号分量生成第二接收信号，并将第二接收信号发送出去。

1317、根据透射后的第二回波信号生成第三接收信号，并将第三接收信号发送出去。

在步骤1313之后，光探测系统可以通过第三光探测器接收步骤1313中透射后的第二回波信号，根据透射后的第二回波信号生成第三接收信号，并将第三接收信号发送出去。

本申请实施例中，步骤1315至步骤1317的序号所对应的执行先后顺序仅作为一种举例，在实际应用中，步骤1315至步骤1317在执行过程中的先后顺序可以任意排列。

通过步骤1302将探测光的偏振态调整为圆偏振，有利于使得步骤1303得到功率相等的第一探测光分量和第三探测光分量，在一种可能的实现方式中，也可以不执行步骤1302，通过调整探测光的偏振方向，也能够实现对探测光进行均匀的偏振型分束。

在退偏角度比较固定的应用场景下，通过步骤1304和步骤1310，有利于在步骤1311进行的偏振型分束中得到更大功率的第三回波信号分量；通过步骤步骤1307和步骤1312有利于在步骤1314进行的偏振型分束中得到更大功率的第四回波信号分量，有利于减少信号损耗。步骤1304、步骤1310、步骤1307和步骤1312对光的偏振方向的旋转角度可以根据退偏角度来设置，比如，当退偏角度很小，接近0°时，步骤1304、1310、1307和1312可以均用于将光的偏振方向旋转45°。在一种可能的实现方式中，步骤1304、1310、1307和1312也可以不执行。在退偏角度不固定的应用场景下，为了保证能够得到第三胡波信号分量和第四回波信号分量中的至少一路信号，在一种可能的实现方式中，可以执行步骤1304和步骤1310，不执行步骤1307和步骤1312，并且，具体的，在步骤1304和步骤1310中将光的偏振方向旋转45°；或者，执行步骤1307和步骤1312，不执行步骤1304和步骤1310，并且，具体的，在步骤1307和步骤1312中将光的偏振方向旋转45°。

在一种可能的实现方式中，步骤1313可以对全部的第二回波信号进行反射，相应的，可以不执行步骤1317。

在一种可能的实现方式中，步骤1303可以对探测光进行非偏振型分束，步骤1305对第一探测光分量进行偏振型分束，步骤1309对第一回波信号进行非偏振型分束，步骤1311对第二回波信号分量进行偏振型分束。可以理解的是，在这种实现方式中，可以不执行步骤1302、步骤1304、步骤1307、步骤1310和步骤1312。

在一种可能的实现方式中，步骤1306中所反射的第三探测光分量可以来自步骤1305对第一探测光分量进行非偏振型分束得到的光束，相应的，步骤1314对反射后的第二回波信号进行非偏振型分束得到第四回波信号分量。

光探测系统可以具体为前述本申请提供的光探测装置，或者为前述本申请提供的光学系统，本申请提供的方法实施例的各个步骤及步骤中使用的光学元件可以参考前述装置实施例或系统实施例的相关部分进行理解，本申请提供的方法实施例的有益效果也可以参考前述装置或系统实施例的有益效果进行理解，此处不再赘述。

本申请中出现的术语“和/或”，可以是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。另外，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请中，“至少一个”是指一个或多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本申请的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。

Claims (24)

1.一种光探测系统，其特征在于，所述系统包括：光源、第一分光元件、第二分光元件、偏转元件、第一光探测器、第二光探测器和第三光探测器，所述第一分光元件和第二分光元件中的一个为偏振型分光元件；

所述光源用于产生探测光；

所述第一分光元件用于对所述探测光进行分束，分束得到的第一探测光分量入射到所述第二分光元件；

所述第二分光元件用于对所述第一探测光分量进行分束，分束得到的第二探测光分量入射至探测目标；

所述第二分光元件还用于对第一回波信号进行分束，分束得到的第一回波信号分量入射到所述第一光探测器，分束得到的第二回波信号分量入射到所述第一分光元件，其中，所述第一回波信号为所述第二探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；

所述第一分光元件还用于对所述第二回波信号分量进行分束，分束得到的第三回波信号分量入射到所述第二光探测器；

目标分光元件用于将对目标光束分束得到的第三探测光分量入射到所述偏转元件，其中，所述目标分光元件为所述第一分光元件或所述第二分光元件，所述目标光束为所述探测光或所述第一探测光分量；

所述偏转元件用于将所述第三探测光分量反射至所述探测目标，还用于将第二回波信号反射至所述目标分光元件，其中，所述第二回波信号为所述第三探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；

所述目标分光元件还用于对所述第二回波信号进行分束，分束得到的第四回波信号分量入射到目标光探测器，所述目标光探测器为所述第一光探测器或所述第二光探测器；

所述偏转元件还用于将所述第二回波信号中的部分光信号透射至所述第三光探测器；

所述第三光探测器用于根据入射的所述第二回波信号中的光信号生成第三接收信号，并将所述第三接收信号发送出去；

所述第一光探测器用于根据接收到的光信号生成第一接收信号，并将所述第一接收信号发送出去；

所述第二光探测器用于根据接收到的光信号生成第二接收信号，并将所述第二接收信号发送出去。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一分光元件为偏振型分光元件，所述第二分光元件为非偏振型分光元件。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一偏振调整元件，所述第一偏振调整元件用于对入射光的偏振方向进行调整；

所述第一偏振调整元件设置在所述第一分光元件和所述第二分光元件之间的光路中；

或者，

所述第一偏振调整元件设置在所述第二分光元件和所述探测目标之间的光路中。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一偏振调整元件用于将入射光的偏转方向旋转45°。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一分光元件为非偏振型分光元件，所述第二分光元件为偏振型分光元件。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一偏振调整元件，所述第一偏振调整元件位于所述第二分光元件和所述探测目标之间的光路中，用于对入射光的偏振方向进行调整。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一偏振调整元件用于将入射光的偏转方向旋转45°。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括扫描元件，所述扫描元件位于所述第二分光元件和所述探测目标之间的光路中。

9.根据权利要求2至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第二偏振调整元件；

所述第二偏振调整元件位于所述光源和所述第一分光元件之间的光路中，用于将接收到的光的偏振态调整为圆偏振。

10.根据权利要求5至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第二偏振调整元件；

所述第二偏振调整元件位于所述光源和所述第一分光元件之间的光路中，或者，位于所述第一分光元件和所述第二分光元件之间的光路中，用于将接收到的光的偏振态调整为圆偏振。

11.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第三偏振调整元件，所述第三偏振调整元件位于所述偏转元件和所述探测目标之间的光路中，用于将入射光的偏转方向旋转45°。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括控制器；

所述控制器用于接收所述第一接收信号、所述第二接收信号和所述第三接收信号，根据接收到的信号生成对所述探测目标的探测结果。

13.一种光探测方法，其特征在于，所述方法包括：

光源产生探测光；

第一分光元件对所述探测光进行分束，得到第一探测光分量；

第二分光元件对所述第一探测光分量进行分束，分束得到的第二探测光分量入射至探测目标，其中，上述两次分束中有一次为偏振型分束；

所述第二分光元件对第一回波信号进行分束，分束得到第一回波信号分量和第二回波信号分量，其中，所述第一回波信号为所述第二探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；

所述第一分光元件对所述第二回波信号分量进行分束，分束得到第三回波信号分量，其中，对所述第一回波信号和所述第二回波信号分量的分束中有一次为偏振型分束；

目标分光元件将对目标光束分束得到的第三探测光分量入射到偏转元件，其中，所述目标分光元件为所述第一分光元件或所述第二分光元件，所述目标光束为所述探测光或所述第一探测光分量；

所述偏转元件将所述第三探测光分量反射至所述探测目标，还用于将第二回波信号反射至所述目标分光元件，其中，所述第二回波信号为所述第三探测光分量被所述探测目标反射回来的信号；

所述目标分光元件对所述第二回波信号进行分束，分束得到的第四回波信号分量入射到目标光探测器，所述目标光探测器为第一光探测器或第二光探测器；

所述偏转元件将所述第二回波信号中的部分光信号透射至第三光探测器；

所述第三光探测器根据入射的所述第二回波信号中的光信号生成第三接收信号，并将所述第三接收信号发送出去；

所述第一光探测器根据所述第一回波信号分量生成第一接收信号，并将所述第一接收信号发送出去；

所述第二光探测器根据所述第三回波信号分量生成第二接收信号，并将所述第二接收信号发送出去。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述对所述探测光进行分束包括：

对所述探测光进行偏振型分束；

对所述第一探测光分量进行分束包括：

对所述第一探测光分量进行非偏振型分束；

对第一回波信号进行分束包括：

对所述第一回波信号进行非偏振型分束；

对所述第二回波信号分量进行分束包括：

对所述第二回波信号分量进行偏振型分束。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

分别对所述第一探测光分量和第二回波信号分量的偏振方向进行调整；

或者，

分别对所述第二探测光分量和所述第一回波信号的偏振方向进行调整。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述分别对所述第一探测光分量和第二回波信号分量的偏振方向进行调整包括：

分别将所述第一探测光分量和第二回波信号分量的偏振方向旋转45°；

所述分别对所述第二探测光分量和所述第一回波信号的偏振方向进行调整包括：

分别将所述第二探测光分量和所述第一回波信号的偏振方向旋转45°。

17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述对所述探测光进行分束包括：

对所述探测光进行非偏振型分束；

对所述第一探测光分量进行分束包括：

对所述第一探测光分量进行偏振型分束；

对第一回波信号进行分束包括：

对所述第一回波信号进行偏振型分束；

对所述第二回波信号分量进行分束包括：

对所述第二回波信号分量进行非偏振型分束。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

分别对所述第二探测光分量和所述第一回波信号的偏振方向进行调整。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述分别对所述第二探测光分量和所述第一回波信号的偏振方向进行调整包括：

分别将所述第二探测光分量和所述第一回波信号的偏振方向旋转45°。

20.根据权利要求13至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

利用所述第二探测光分量对所述探测目标进行扫描。

21.根据权利要求13至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述第一接收信号、所述第二接收信号和所述第三接收信号生成对所述探测目标的探测结果。

22.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述探测光的偏振态调整为圆偏振。

23.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述探测光或所述第一探测光分量的偏振态调整为圆偏振。

24.根据权利要求22或23所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

分别将所述第三探测光分量和所述第二回波信号的偏振方向旋转45°。

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