CN112868145B - 一种激光调频方法、装置、存储介质及激光器 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种激光调频方法、装置、存储介质及激光器，其中，方法包括：采用时序方式获取激光器的当前扫频模式；当所述当前扫频模式为单频段扫频模式时，控制所述激光器在预设的频段上进行连续扫频；当所述当前扫频模式为多频段切换模式时，获取所述激光器扫频的下一频段，控制所述激光器频段切换至所述下一频段。采用本申请实施例，通过激光器在单频段较小频率范围内的连续线性扫频，满足FMCW系统测距发射端的要求，通过激光器多频段切换，实现较大的频率切换，可以满足通过频率调谐实现空间扫描的OPA系统的要求。

Description

一种激光调频方法、装置、存储介质及激光器
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及一种激光调频方法、装置、存储介质及激光器。
背景技术
激光雷达由于其探测距离远，测距精度高的特点，被广泛应用于自动驾驶、机器人、航空测绘等领域。
激光雷达按照发射端激光的工作模式，可以分为脉冲激光雷达和连续波激光雷达。其中，调频连续波激光雷达（Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW）属于一种基于相干探测的连续波激光雷达。其主要原理是：在扫频周期内发射频率线性变化的连续波作为出射信号，出射信号的一部分作为本振信号，其余部分向外出射进行探测，被物体反射后返回的回波信号与本振信号有一定的频率差，通过测量频率差可以获得物体与雷达之间的距离信息。实现该扫频过程需要一个频率连续扫描的光源，扫频范围通常在一个较小的范围内（如在几百MHz到几十GHz）。
此外，目前激光雷达的扫描方式主要分为机械式扫描、微机电系统（MEMS: Micro-Electro-Mechanical System）振镜扫描和光学相控阵（Optical Phased Arrays，OPA）扫描。其中，OPA扫描的基本原理是：光束经过分束器分为多路的阵列发射天线，如果各路光信号相位差为零，则出射光的等相位面平行于发射天线，光波垂直发射天线出射，不发生波束偏转。
FMCW探测原理和OPA扫描，两者需求的扫频方式不同，难以实现在激光雷达中的应用结合。
发明内容
本申请实施例提供了一种激光调频方法、装置、存储介质及激光器，可以同时满足FMCW探测原理和OPA扫描的应用需求，对FMCW和OPA技术同时使用在激光雷达系统上有很强意义。所述技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种激光调频方法，所述方法包括：
采用时序方式获取激光器的当前扫频模式；
当所述当前扫频模式为单频段扫频模式时，控制所述激光器在预设的频段上进行连续扫频；
当所述当前扫频模式为多频段切换模式时，获取所述激光器扫频的下一频段，控制所述激光器频段切换至所述下一频段。
通过时序控制交替地使激光器在两种模式切换，实现控制所述激光器在预设的多个频段上分段扫频。
第二方面，本申请实施例提供了一种激光调频装置，所述装置包括：
时序模块，用于采用时序方式获取激光器的当前扫频模式；
单频扫频模块，用于当所述当前扫频模式为单频段扫频模式时，控制所述激光器在预设的频段上进行连续扫频；
多频切换模块，用于当所述当前扫频模式为多频段切换模式时，获取所述激光器扫频的下一频段，控制所述激光器频段至所述下一频段。
第三方面，本申请实施例提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的所述的应用监控方法。
第四方面，本申请实施例提供一种激光器，可包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行上述的所述的应用监控方法。
本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
在本申请一个或多个实施例中，获取激光器的当前扫频模式，当所述当前扫频模式为单频段扫频模式时，控制所述激光器在预设的频段上进行连续扫频；当所述当前扫频模式为多频段切换模式时，获取所述激光器扫频的下一频段，控制所述激光器频段切换至所述下一频段，在两个模式共同作用下，实现了在预设的多个频段上分段扫频。本申请设计了一种新的激光调频方式（多频段线性扫频），通过激光器在单频段较小频率范围内的连续线性扫频，满足FMCW系统测距发射端的要求；通过激光器多频段切换，实现较大的频率切换，使OPA能够实现较大的扫描角度，满足通过调频实现空间扫描的OPA系统的要求。可以同时满足FMCW探测原理和OPA扫描的应用需求，对FMCW和OPA技术同时使用在激光雷达系统上有很强意义，能够使激光雷达实现全固态，收发器件和扫描器件易于实现集成。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本申请实施例提供的一种激光调频方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的一种光束传输的出射面的举例示意图；
图3是本申请实施例提供的一种调频激光器的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的一种多频段扫频效果的举例示意图；
图5是本申请实施例提供的一种激光调频方法的流程示意图；
图6是本申请实施例提供的一种SG-DBR半导体激光器主要模块的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的一种单频段扫频模式下信号控制的举例示意图；
图8是本申请实施例提供的一种多频段切换模式下信号控制的举例示意图；
图9是本申请实施例提供的一种激光调频方法的流程示意图；
图10是本申请实施例提供的一种DS-DBR半导体激光器主要模块的结构示意图；
图11是本申请实施例提供的一种单频段扫频模式下信号控制的举例示意图；
图12是本申请实施例提供的一种多频段切换模式下信号控制的举例示意图；
图13是本申请实施例提供的一种激光调频装置的结构示意图；
图14是本申请实施例提供的一种激光器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。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申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，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这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合具体的实施例对本申请实施例提供的激光调频方法进行详细介绍。该方法可依赖于计算机程序实现，可运行于基于冯诺依曼体系的激光调频装置上。该计算机程序可集成在应用中，也可作为独立的工具类应用运行。其中，本申请实施例中的激光调频装置可以为激光器，所述激光器为可调频激光器。
请参见图1，为本申请实施例提供的一种激光调频方法的流程示意图。如图1所示，本申请实施例的所述方法可以包括以下步骤：
S101，采用定时方式获取激光器的当前扫频模式；
激光器是一种能发射激光的装置。调制激光器是指输出的激光可按需调节的激光器，根据可以调节的激光参数可分为功率可调激光器和频率可调激光器。
其中，频率可调激光器为发射连续波的激光器，可包括外调制和内调制两大类。外调制式激光器留有专用的信号接口，由用户接入信号，信号可以是三角波、锯齿波等，调制频率可高达10MHz。内调制式激光器不需要外接信号，加上工作电压后，激光器即以连续波方式工作，其工作频率根据需求设计。
在本申请实施例中，所述激光器为频率可调激光器，包括有不同的扫频模式，以满足不同系统的扫频需求。
例如，激光雷达系统采用FMCW（FrequencyModulated Continuous Wave，FMCW）测距原理，因此，需要选用一些满足FMCW测距原理的器件，如发射端采用调频连续波的激光器；对于激光雷达系统，如调频连续波激光雷达，调频连续波激光雷达属于一种基于相干探测的连续波激光雷达。其基本原理是在扫频周期内发射频率线性变化的连续波作为出射信号，出射信号的一部分作为本振信号，其余部分向外出射进行探测，被物体反射后返回的回波信号与本振信号有一定的频率差，通过测量频率差可以获得物体与雷达之间的距离信息。在FMCW激光雷达中，需要一个频率连续变化的光源，扫频范围通常在几百MHz到几十GHz，一般使用三角波进行调制，调制频率一般在10kHz~100kHz。而且FMCW激光雷达对出射信号的连续性和线性度有较高要求，使得本振信号和回波信号之间的差值是稳定的，避免因为波形变化非线性引入其他变量。通常使用电流调制的分布反馈式（DistributedFeedback，DFB）半导体激光器、外腔半导体激光器（ExternalCavity Diode Lasers，ECDL）进行扫频。
而对于光学相控阵（Optical Phased Arrays，OPA）扫描系统，其基本原理是出射信号经过分束器分为多路后通过发射天线阵列向外出射。如果各路出射信号相位差为零，则出射信号的等相位面平行于发射天线阵列，多路出射信号垂直发射天线阵列出射，不发生出射方向偏转。如果在各路出射信号附加相等的相位差
Figure SMS_1
，此时出射信号的等相位面与发射天线阵列成/>
Figure SMS_2
角，出射信号垂直于等相位出射，与垂直于发射天线阵列的方向产生/>
Figure SMS_3
角的偏转，如图2所示，改变相位差/>
Figure SMS_4
就可以改变/>
Figure SMS_5
，实现出射信号的扫描效果。采用OPA扫描的激光雷达，可以通过改变出射激光的频率，来改变相位差/>
Figure SMS_6
，实现出射光束的扫描，因此，一个频率可调的激光器可以广泛应用于这种OPA扫描中。在OPA扫描的激光雷达中，OPA能够实现的扫描角度越大，对激光器的调频范围要求越高。例如，要在一个维度上实现40°扫描范围，需要激光器发射的出射信号的频率调制范围在12.5THz以上，但对出射信号调频的连续性和线性度要求不高。
具体的，给激光器注入额定工作电流，使激光器正常发光以启动调频激光器。然后对激光器进行初始化，具体为初始化激光器的工作条件，控制激光器的多个端口的电流值，使得激光器工作在初始频段，该初始频段为激光器扫频模式的工作起点。
所述扫频模式包括单频段扫频模式和多频段切换模式，在不同扫频模式下，对激光器所包含的模块的控制方式不同，以分别满足FMCW系统的调频需求以及OPA系统的调频需求。
在一种可行的实现方式中，可通过计时方式获取激光器的当前扫频模式。具体可以为，激光器中有控制芯片，控制芯片按照设定好的时序输出驱动电流信号，从而使得工作模式变化。也就是说，到达某个时间，就自动驱动采用某种扫频模式工作，到达另一个时间，再驱动采用另一种扫频模式工作，当前扫频模式基于当前时刻对应的时序确定。
S102，当所述当前扫频模式为单频段扫频模式时，控制所述激光器在预设的频段上进行连续扫频；
当所述当前扫频模式为单频段扫频模式时，则控制所述激光器的工作频段保持在当前频段不变，并在所述当前频段上进行连续线性扫频。其中，扫频的载波可以为三角波、锯齿波等，当对线性要求较高时，多采用三角波或锯齿波。
需要说明的是，激光器结构如图3所示，包括频段控制模块、扫频控制模块、温度控制以及功率控制。频段控制模块可以实现工作频段的大范围跳变，扫频控制模块可以实现小范围的连续线性扫频，温度反馈控制保证激光器温度保持恒定，防止温漂（激光器的出射信号的频率会随着温度变化而变化）的发生，功率控制保证激光器输出功率保持恒定。在单频段扫频模式下，通过频段控制模块使得激光器的工作频段保持不变，同时通过扫频控制模块实现激光器小范围连续线性扫频。
S103，当所述当前扫频模式为多频段切换模式时，获取所述激光器扫频的下一频段，控制所述激光器频段切换至所述下一频段。
具体的，当所述当前扫频模式为多频段切换模式时，遍历预设的多个频段中的各个频段，控制所述激光器的工作频段从当前遍历到的当前频段切换到下一频段，并中断连续扫描，再按照相同的方式切换其他频段。
激光器结构如图3所示，在多频段切换模式下，通过频段控制模块实现激光器的频段切换，同时中断扫频控制模块暂停连续扫频。频段切换的速度很快，通常在μs量级。
通过时序控制，使调频激光器在两种模式下交替工作，进而实现了在预设的多个频段上分段扫频，可以同时满足FMCW探测原理和OPA扫描的应用需求。
例如，如图4所述，激光器包括3个工作频段，频段1、频段2和频段3，首先控制激光器的工作频率固定在频段1上，并且在该频段范围内进行三角波线性扫频，周期为T1，扫频带宽为B1，经过2个扫频周期T2=2*T1后，调节激光器的工作频段，使得工作频率跳变到频段2上，然后再按照相同的方式进行扫频，同样的，在频段2上扫频完成后，跳变到频段3上进行扫频。频段1、频段2、频段3之间的带宽为B2，且B2>B1。
可以理解的是，预设的多个频段是指基于实际使用需求所覆盖的多个工作频段。例如，某一激光器可覆盖191.15THz，191.2THz，191.25 THz，191.3THz，…，196.15THz共103个工作频段（信道），那么这多个频段分别为191.15THz，191.2 THz，191.25THz，191.3THz，…，196.15THz，对应的频率调制范围为191.15THz~196.15THz（1528.38nm~1568.38nm），各个工作频段之间的间隔为50GHz（波长间隔0.4nm）。
在本申请一个或多个实施例中，获取激光器的当前扫频模式，当所述当前扫频模式为单频段扫频模式时，控制所述激光器在预设的频段上进行连续扫频；当所述当前扫频模式为多频段切换模式时，获取所述激光器扫频的下一频段，控制所述激光器频段切换至所述下一频段，在两个模式共同作用下，实现了在预设的多个频段上分段扫频。本申请设计了一种新的激光调频方式（多频段线性扫频），通过激光器在单频段较小频率范围内的连续线性扫频，满足FMCW系统测距发射端的要求；通过激光器多频段切换，实现较大的频率切换，使OPA能够实现较大的扫描角度，满足通过调频实现空间扫描的OPA系统的要求。可以同时满足FMCW探测原理和OPA扫描的应用需求，对FMCW和OPA技术同时使用在激光雷达系统上有很强意义，另外，采用FMCW探测原理和OPA扫描的激光雷达，能够使激光雷达实现全固态，收发器件和扫描器件易于实现集成。
请参见图5，为本申请实施例提供的一种激光调频方法的流程示意图。本实施例以激光调频方法应用于SG-DBR激光器中来举例说明。该激光调频方法可以包括以下步骤：
S201，启动SG-DBR激光器，所述SG-DBR激光器包括前反射镜端、后反射镜端和相位端；
所述激光器为取样光栅分布布拉格反射式（Sampled Grating DistributedBragg Reflector，SG-DBR）半导体激光器。
SG-DBR半导体激光器的整个电流控制模块如图6所示，包括后反射镜、相位、增益、前反射镜以及光放大，其中前反射镜端电流I4、后反射镜端电流I1和相位端电流I2工作在高带宽模式，对激光器的输出频率进行高速控制，增益端电流I3和光放大端电流I5工作在低带宽模式，对激光器的输出功率进行控制，整个模块实现了对出射信号的频率以及功率的调制。对SG-DBR激光器，前反射镜和后反射镜由周期不同的布拉格光栅组成，两个光栅透射峰重叠的部分即为激光器输出频率。通过控制前后反射镜的电流I4和I1，可以改变两个布拉格光栅的折射率，从而使布拉格光栅的周期改变，最终实现激光调频。
控制相位端电流I2是通过对谐振腔内的相位调制器调制来实现小范围内频率变化，调频范围小于50GHz，通常调制改变量为1GHz/mA，可以实现高精度的连续调制。其中，前反射镜和后反射镜之间的空腔构成激光器的谐振腔。
固定前反射镜和后反射镜的电流值，对相位端电流进行调制（模拟信号），可以实现小范围连续线性扫频，满足FMCW探测原理对出射信号的要求。
对于SG-DBR激光器，可覆盖191.15THz，191.2 THz，191.25THz，191.3 THz，…，196.15THz共103个工作频段，对应的频率调制范围为191.15THz~196.15THz（1528.38nm~1568.38nm），各个工作频段之间的间隔为50GHz（波长间隔0.4nm）。
通常，选定一种SG-DBR激光器，各个频段对应前反射镜和后反射镜端的控制电流值I4和I1为固定值，所对应的103个频段中I1、I4取值如表1所示。
表1
通道（频段） 频率（GHz） I1(mA) I4(mA)
1 191150 3.3643 9.0043
2 191200 4.3474 10.6409
3 191250 5.5303 12.5592
4 191300 6.8563 14.6855
5 191350 8.4168 17.1299
… … … …
S202，初始化所述SG-DBR激光器；
该激光器的扫频模式包括单频段扫频模式和多频段切换模式。可以通过同时控制前反射镜端的电流I1、后反射镜端的电流I4和相位端的电流I2来实现不同的扫频模式。
通过初始化激光器的前反射镜端、后反射镜端和相位端的电流，使得激光器工作在初始频段，初始状态下，设置前反射镜端电流I4为9.0043mA，后反射镜端电流I1为3.3643mA，相位端电流I2为0mA。该状态为激光器扫频模式的工作起点。
S203，当所述SG-DBR激光器的当前扫频模式为单频段扫频模式时，控制所述激光器在预设的频段上进行连续扫频；
在单频段扫频模式如图4所示，固定前反射镜和后反射镜端电流I1和I4，在相位端输入线性扫频调制模拟电流信号I2（三角波或锯齿波），并通过温度和功率反馈控制保证激光器温度和输出功率的稳定。在该单频段扫频模式下，扫频频率可以达到100kHz（对应T1=10μs），扫频带宽达到1.5GHz（B1=1.5GHz）。
具体实现中，保持I4和I1不变，在相位端输入线性扫频调制模拟电流信号I2，如图7所示。其中，I2为三角波或锯齿波等线性波。采用所述I4、所述I1以及所述线性扫频调制模拟电流信号I2在当前频段上进行连续线性扫频。
S204，采用时序方式控制判断所述单频段扫频方式是否结束，若是，则切换为多频段切换模式。
如图4所示，通过时序控制判断所述单频段扫频时间是否大于T2，若是，则切换为多频段切换模式。
多频段切换模式如图8所示，固定相位端的第三电流值I2（可以保持为0mA），并通过数字调制的方式控制前反射镜和后反射镜端电流I1和I4，从当前频段（频段1）工作电流跳变到下一频段（频段2）工作电流。并通过温度和功率反馈控制，保证激光器温度和输出功率的稳定。在该工作模式下，激光器的频率输出方式和图4中从P点跳变到Q点的输出方式一致。一次跳变频率变量为50GHz（即对应图4中B2=50GHz）。
总共有103个频段，按照上述方式依次跳变，频率调频范围在191.15THz~196.15THz（对应的波长调制范围为1528.38nm~1568.38nm）。
S205，通过时序方式控制判断当前工作频段是否小于等于最大频段，若是，则返回执行S203，否则，返回执行S202。
在本申请一个或多个实施例中，获取激光器的当前扫频模式，当所述当前扫频模式为单频段扫频模式时，控制所述激光器在预设的频段上进行连续扫频；当所述当前扫频模式为多频段切换模式时，获取所述激光器扫频的下一频段，控制所述激光器频段切换至所述下一频段，在两个模式共同作用下，实现了在预设的多个频段上分段扫频。本申请设计了一种新的激光调频方式（多频段线性扫频），通过激光器在单频段较小频率范围内的连续线性扫频，满足FMCW系统测距发射端的要求；通过激光器多频段切换，实现较大的频率切换，使OPA能够实现较大的扫描角度，满足通过调频实现空间扫描的OPA系统的要求。可以同时满足FMCW探测原理和OPA扫描的应用需求，对FMCW和OPA技术同时使用在激光雷达系统上有很强意义，另外，采用FMCW探测原理和OPA扫描的激光雷达，能够使激光雷达实现全固态，收发器件和扫描器件易于实现集成。本申请实施例使用SG-DBR激光器在单频段扫频模式下，实现了连续线性扫频，并达到了100kHz的调频速度和1.5GHz的调频带宽，在多频段切换模式下，实现频段切换，切换响应时间低于10μs，频段间隔为50GHz，覆盖103个频段，频率调频范围在191.15THz~196.15THz。
请参见图9，为本申请实施例提供的一种激光调频方法的流程示意图。本实施例以激光调频方法应用于DS-DBR激光器中来举例说明。该激光调频方法可以包括以下步骤：
S301，启动DS-DBR激光器，所述DS-DBR激光器包括前反射镜端、后反射镜端和相位端，所述前反射镜包括多个接触点；
所述激光器为数字超模分布布拉格反射式（Digital Supermode DistributedBraggReflector，DS-DBR）半导体激光器，是指通过布拉格光栅来充当反射镜，在两段布拉格光栅之间封装一段掺杂光纤，通过泵浦中间的掺杂光纤来提供增益。
DS-DBR半导体激光器和SG-DBR半导体激光器比较类似，只是前反射端有所不同，前反射端由带有8个接触点F1~F8的单啁啾光栅组成，通过对8个接触点的选通来选择激光器的工作频段，如图10所示。因此，只需要将2个电流源选通接入一对相邻接触点（例如F1和F2，或F2和F3，…，总共7种组合），其他未使用的端口接地，就能产生超模。
通过控制I1和F1~F8端（选通2个，其他接地）的电流来改变激光器的工作频段，实现大范围的调频，DS-DBR激光器不同频段的I1和F1和F2表2所示。
表2
通道（频段） 频率（GHz） I1(mA) F1(mA) F2(mA)
1 191150 45.29 4.82 0.68
2 191200 42.83 4.68 0.82
3 191250 40.27 4.28 1.22
4 191300 37.6 4.28 1.22
5 191350 34.45 4.28 1.22
… … … … …
S302，初始化所述DS-DBR激光器；
该激光器的扫频模式包括单频段扫频模式和多频段切换模式。可以通过同时控制前反射镜端的电流I1、后反射镜端的任意两个相邻接触点（如F1和F2）和相位端的电流I2来实现不同的扫频模式。
通过初始化激光器的前反射镜端、后反射镜端和相位端的电流，使得激光器工作在初始频段，初始状态下，设置前反射镜端F1电流为4.82mA，F2的电流为0.68mA，后反射镜端电流I1为3.3643mA，相位端电流I2为0mA。该状态为激光器扫频模式的工作起点。
S303，当所述DS-DBR激光器的当前扫频模式为单频段扫频模式时，控制所述DS-DBR激光器在预设的频段上进行连续扫频；
控制所述激光器的工作频段保持在当前频段，获取在所述多个接触点中选择的两相邻接触点，获取所述两相邻接触点对应的第一电流值以及所述后反射镜端的第二电流值，并固定所述第一电流值以及所述第二电流值，在所述相位端输入线性扫频调制模拟电流信号，再采用所述第一电流值、所述第二电流值以及所述线性扫频调制模拟电流信号在当前频段上进行连续线性扫频。
需要说明的是，上述表中的数据，仅仅是选通F1、F2所对应的第一电流值，配合I1可以获得不同频段；同样选通F2、F3或其他端口组合配合对应的第一电流值和I1能够得到更多的频段。
保持F1=4.28mA，F2=0.68mA，I1=3.3643mA不变，在相位端输入线性扫频调制模拟电流信号I2，如图11所示。其中，I2为三角波或锯齿波等线性波。
S304，采用时序方式控制判断所述单频段扫频方式是否结束，若是，则切换为多频段切换模式。
具体获取在所述当前频段所述相位端的第三电流值，获取在所述多个接触点中选择的两相邻接触点，获取在所述当前频段所述两相邻接触点对应的第四电流值以及所述后反射镜的第五电流值；获取在所述下一频段所述两相邻接触点对应的第六电流值以及所述后反射镜的第七电流值；固定所述第三电流值，控制所述前反射镜从所述第四电流值切换至所述第六电流值，控制所述后反射镜从所述第五电流值切换至所述第七电流值；
若当前频段为频段1，第四电流值为F1=4.28mA，F2=0.68mA，第五电流值I1=3.3643mA。
下一频段为频段2，则第六电流值F1=4.68mA，F2=0.82mA，第七电流值I1=42.83mA。
多频段切换模式如图12所示，固定相位端的第三电流值I2（可以保持为0mA），并通过数字调制的方式控制前反射镜中的两相邻接触点F1、F2和后反射镜端电流I1，从当前频段（频段1）工作电流跳变到下一频段（频段2）工作电流。并通过温度和功率反馈控制，保证激光器温度和输出功率的稳定。
S305，通过时序方式控制判断当前工作频段是否小于等于最大频段，若是，则返回执行S203，否则，返回执行S202。
通过时序控制重复上述过程，并确定当前工作频段是否到达最大频段。若是，则表明当前次扫频结束，通过初始化激光器开始新一轮扫频，否则，表明当前次未结束，继续重复上述步骤。总共有103个频段，第103个频段为最大频段，按照上述方式依次跳变，频率调频范围在191.15THz~196.15THz（1528.38nm~1568.38nm）。
在本申请一个或多个实施例中，获取激光器的当前扫频模式，当所述当前扫频模式为单频段扫频模式时，控制所述激光器在预设的频段上进行连续扫频；当所述当前扫频模式为多频段切换模式时，获取所述激光器扫频的下一频段，控制所述激光器频段切换至所述下一频段，在两个模式共同作用下，实现了在预设的多个频段上分段扫频。本申请设计了一种新的激光调频方式（多频段线性扫频），通过激光器在单频段较小频率范围内的连续线性扫频，满足FMCW系统测距发射端的要求；通过激光器多频段切换，实现较大的频率切换，使OPA能够实现较大的扫描角度，满足通过调频实现空间扫描的OPA系统的要求。可以同时满足FMCW探测原理和OPA扫描的应用需求，对FMCW和OPA技术同时使用在激光雷达系统上有很强意义，另外，采用FMCW探测原理和OPA扫描的激光雷达，能够使激光雷达实现全固态，收发器件和扫描器件易于实现集成。
下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。
请参见图13，其示出了本申请一个示例性实施例提供的激光调频装置的结构示意图。该激光调频装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为激光器的全部或一部分。该装置1包括时序模块10、单频扫频模块20和多频切换模块30。
时序模块10，用于采用时序方式获取激光器的当前扫频模式；
单频扫频模块20，用于当所述当前扫频模式为单频段扫频模式时，控制所述激光器在预设的频段上进行连续扫频；
多频切换模块30，用于当所述当前扫频模式为多频段切换模式时，获取所述激光器扫频的下一频段，控制所述激光器频段至所述下一频段。
可选的，所述激光器包括前反射镜端、后反射镜端和相位端，所述分段扫频模块20，具体用于：
控制所述激光器的工作频段保持在当前频段，获取在所述当前频段所述前反射镜端的第一电流值以及所述后反射镜端的第二电流值；
固定所述第一电流值以及所述第二电流值，在所述相位端输入线性扫频调制模拟电流信号；
采用所述第一电流值、所述第二电流值以及所述线性扫频调制模拟电流信号在所述当前频段上进行连续线性扫频。
可选的，所述激光器包括前反射镜端、后反射镜端和相位端，所述多频切换模块30，具体用于：
获取在当前频段所述相位端的第三电流值，所述前反射镜的第四电流值以及所述后反射镜的第五电流值；
获取在所述下一频段所述前反射镜的第六电流值以及所述后反射镜的第七电流值；
固定所述第三电流值，控制所述前反射镜从所述第四电流值切换至所述第六电流值，控制所述后反射镜从所述第五电流值切换至所述第七电流值。
可选的，所述前反射镜包括多个接触点，所述所述分段扫频模块20，具体用于：
获取在所述多个接触点中选择的两相邻接触点，获取所述两相邻接触点对应的第一电流值。
可选的，所述前反射镜包括多个接触点，所述多频切换模块30，具体用于：
获取在所述多个接触点中选择的两相邻接触点，获取在所述当前频段所述两相邻接触点对应的第四电流值；
获取在所述下一频段所述两相邻接触点对应的第六电流值。
需要说明的是，上述实施例提供的激光调频装置在执行激光调频方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的激光调频装置与激光调频方法实施例属于同一构思，其体现实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请一个或多个实施例中，获取激光器的当前扫频模式，当所述当前扫频模式为单频段扫频模式时，控制所述激光器在预设的频段上进行连续扫频；当所述当前扫频模式为多频段切换模式时，获取所述激光器扫频的下一频段，控制所述激光器频段切换至所述下一频段，在两个模式共同作用下，实现了在预设的多个频段上分段扫频。本申请设计了一种新的激光调频方式（多频段线性扫频），通过激光器在单频段较小频率范围内的连续线性扫频，满足FMCW系统测距发射端的要求；通过激光器多频段切换，实现较大的频率切换，使OPA能够实现较大的扫描角度，满足通过调频实现空间扫描的OPA系统的要求。可以同时满足FMCW探测原理和OPA扫描的应用需求，对FMCW和OPA技术同时使用在激光雷达系统上有很强意义，另外，采用FMCW探测原理和OPA扫描的激光雷达，能够使激光雷达实现全固态，收发器件和扫描器件易于实现集成。
本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质可以存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如上述图1-图12所示实施例的所述应用监控方法，具体执行过程可以参见图1-图12所示实施例的具体说明，在此不进行赘述。
图14展示了一种运行上述激光调频方法的基于冯诺依曼体系的激光器10。具体的，可包括通过系统总线连接的外部输入接口1001、处理器1002、存储器1003和输出接口1004。其中，外部输入接口1001可包括触控屏10016，可选的还可以包括网络接口10018。存储器1003可包括外存储器10032（例如硬盘、光盘或软盘等）和内存储器10034。输出接口1004可包括显示屏10042和音响/喇叭10044等设备。
在本实施例中，本方法的运行基于计算机程序，该计算机程序的程序文件存储于前述基于冯诺依曼体系的计算机系统10的外存储器10032中，在运行时被加载到内存储器10034中，然后被编译为机器码之后传递至处理器1002中执行，从而使得基于冯诺依曼体系的计算机系统10中形成逻辑上的激光调频10、分段扫频模块20和频段切换模块30。且在上述激光调频方法执行过程中，输入的参数均通过外部输入接口1001接收，并传递至存储器1003中缓存，然后输入到处理器1002中进行处理，处理的结果数据或缓存于存储器1003中进行后续地处理，或被传递至输出接口1004进行输出。
在本申请一个或多个实施例中，获取激光器的当前扫频模式，当所述当前扫频模式为单频段扫频模式时，控制所述激光器在预设的频段上进行连续扫频；当所述当前扫频模式为多频段切换模式时，获取所述激光器扫频的下一频段，控制所述激光器频段切换至所述下一频段，在两个模式共同作用下，实现了在预设的多个频段上分段扫频。本申请设计了一种新的激光调频方式（多频段线性扫频），通过激光器在单频段较小频率范围内的连续线性扫频，满足FMCW系统测距发射端的要求；通过激光器多频段切换，实现较大的频率切换，使OPA能够实现较大的扫描角度，满足通过调频实现空间扫描的OPA系统的要求。可以同时满足FMCW探测原理和OPA扫描的应用需求，对FMCW和OPA技术同时使用在激光雷达系统上有很强意义，另外，采用FMCW探测原理和OPA扫描的激光雷达，能够使激光雷达实现全固态，收发器件和扫描器件易于实现集成。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种激光调频方法，所述方法用于采用FMCW探测和OPA扫描的激光雷达，其特征在于，激光器包括前反射镜端、后反射镜端和相位端，所述方法包括：
采用时序方式获取激光器的当前扫频模式；
当所述当前扫频模式为单频段扫频模式时，控制所述激光器在预设的频段上进行连续扫频；所述控制所述激光器在预设的频段上进行连续扫频，包括：
控制所述激光器的工作频段保持在当前频段，获取在所述当前频段所述前反射镜端的第一电流值以及所述后反射镜端的第二电流值；
固定所述第一电流值以及所述第二电流值，在所述相位端输入线性扫频调制模拟电流信号；
采用所述第一电流值、所述第二电流值以及所述线性扫频调制模拟电流信号在所述当前频段上进行连续线性扫频；
当所述当前扫频模式为多频段切换模式时，获取所述激光器扫频的下一频段，控制所述激光器频段切换至所述下一频段；所述控制所述激光器频段切换至所述下一频段，包括：
获取在所述当前频段所述相位端的第三电流值，所述前反射镜的第四电流值以及所述后反射镜的第五电流值；
获取在所述下一频段所述前反射镜的第六电流值以及所述后反射镜的第七电流值；
固定所述第三电流值，控制所述前反射镜从所述第四电流值切换至所述第六电流值，控制所述后反射镜从所述第五电流值切换至所述第七电流值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前反射镜包括多个接触点，所述获取在所述当前频段所述前反射镜端的第一电流值，包括：
获取在所述多个接触点中选择的两相邻接触点，获取所述两相邻接触点对应的第一电流值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前反射镜包括多个接触点，所述获取在所述当前频段所述前反射镜的第四电流值，包括：
获取在所述多个接触点中选择的两相邻接触点，获取在所述当前频段所述两相邻接触点对应的第四电流值；
所述获取在所述下一频段所述前反射镜的第六电流值，包括：
获取在所述下一频段所述两相邻接触点对应的第六电流值。
4.一种激光调频装置，所述装置用于采用FMCW探测和OPA扫描的激光雷达；其特征在于，激光器包括前反射镜端、后反射镜端和相位端，所述装置包括：
时序模块，用于采用时序方式获取激光器的当前扫频模式；
单频扫频模块，用于当所述当前扫频模式为单频段扫频模式时，控制所述激光器在预设的频段上进行连续扫频；所述单频扫频模块，具体用于：
控制所述激光器的工作频段保持在当前频段，获取在所述当前频段所述前反射镜端的第一电流值以及所述后反射镜端的第二电流值；
固定所述第一电流值以及所述第二电流值，在所述相位端输入线性扫频调制模拟电流信号；
采用所述第一电流值、所述第二电流值以及所述线性扫频调制模拟电流信号在所述当前频段上进行连续线性扫频；
多频切换模块，用于当所述当前扫频模式为多频段切换模式时，获取所述激光器扫频的下一频段，控制所述激光器频段至所述下一频段；所述多频切换模块，具体用于：
获取在所述当前频段所述相位端的第三电流值，所述前反射镜的第四电流值以及所述后反射镜的第五电流值；
获取在所述下一频段所述前反射镜的第六电流值以及所述后反射镜的第七电流值；
固定所述第三电流值，控制所述前反射镜从所述第四电流值切换至所述第六电流值，控制所述后反射镜从所述第五电流值切换至所述第七电流值。
5.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述多条指令适于由处理器加载并执行如权利要求1~3任意一项的所述的方法。
6.一种可调频激光器，其特征在于，包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行如权利要求1~3任意一项的所述的方法。
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