CN114243443A - 一种光纤激光器、激光雷达及光功率调节方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种光纤激光器、激光雷达及光功率调节方法，可以应用于激光雷达领域。其中，光纤激光器，包括：功率不同的多个种子光激光器以及光纤放大器；多个种子光激光器为同一类型的激光器；种子光激光器中的一个种子光激光器，被配置为响应于一触发事件，进入激发状态，并发射第一种子光信号；将第一种子光信号耦合至光纤放大器；种子光激光器中的其他种子光激光器，被配置为响应于触发事件，处于待激发状态；光纤放大器，被配置为一直处于增益饱和状态，并对第一种子光信号进行放大。在本申请中，在光纤放大器一直处于增益饱和状态的情况下，通过触发功率不同的种子光激光器发射种子光信号，实现快速动态调节光纤激光器的光功率。

Description

一种光纤激光器、激光雷达及光功率调节方法

技术领域

本申请涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种光纤激光器、激光雷达及光功率调节方法。

背景技术

近年来，随着无人驾驶的兴起，激光雷达作为无人驾驶技术上最核心的零部件，有着探测距离远，成像精度高等优点，是无人驾驶技术的“眼睛”，而激光器又属于激光雷达的重要组成部。

通常，激光雷达中用的光纤激光器为主控振荡器的功率放大器（masteroscillator power-amplifier，MOPA)激光器，其主要由种子源（也可以描述为种子光信号）和光纤放大器组成，种子源提供雷达所需要的脉冲信号，光纤放大器负责将脉冲信号进行放大。

对于光纤激光器来说，如何实现光功率的快速动态调节是一个亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供了一种光纤激光器、激光雷达及光功率调节方法，以实现快速动态调节光纤激光器的光功率。

第一方面，本申请提供一种光纤激光器，包括：功率不同的多个种子光激光器以及光纤放大器；多个种子光激光器为同一类型的激光器；多个种子光激光器中的一个种子光激光器，被配置为响应于一触发事件，进入激发状态，并发射第一种子光信号；将第一种子光信号耦合至光纤放大器；多个种子光激光器中的其他种子光激光器，被配置为响应于触发事件，处于待激发状态；光纤放大器，被配置为一直处于增益饱和状态，并对第一种子光信号进行放大。

在一些可能的实施方式中，多个种子光激光器通过合束器或空间耦合的方式耦合与光纤放大器耦合。

在一些可能的实施方式中，光纤放大器包括：增益光纤和泵浦光激光器；一个种子光激光器，被配置为将第一种子光信号耦合至增益光纤；泵浦光激光器，被配置为一直发射目标泵浦光信号，并耦合至增益光纤；增益光纤，被配置为响应于目标泵浦光信号，一直处于增益饱和状态，并通过目标泵浦光信号对第一种子光信号进行放大。

在一些可能的实施方式中，多个种子光激光器中功率最大的种子光激光器，被配置为在一个种子光激光器响应于触发事件进入激发状态之前，发射第二种子光信号，并耦合至光纤放大器；除功率最大的种子光激光器以外的其他种子光激光器，被配置为在一个种子光激光器响应于触发事件进入激发状态之前，处于待激发状态；光纤放大器，还被配置为在对第一种子光信号进行放大之前，对第二种子光信号进行放大，并在第二种子光信号放大的过程中，调节泵浦功率，直至达到增益饱和状态。

在一些可能的实施方式中，光纤激光器还包括：滤波器；光纤放大器，还被配置为将放大后的第一种子光信号耦合至滤波器；滤波器，被配置为对放大后的第一种子光信号进行滤波。

第二方面，本申请提供一种激光雷达，包括：如第一方面及其可能的实施方式中任一项所述的光纤激光器以及控制器；控制器与多个种子光激光器耦合；控制器，被配置为响应于一触发事件，向一个种子光激光器发送触发信号，触发信号用于触发一个种子光激光器进入激发状态。

第三方面，本申请提供一种光功率调节方法，应用于如第二方面所述的激光雷达；上述方法包括：控制器获得一触发事件，触发事件用于指示一个种子光激光器进入激发状态；控制器响应于触发事件，控制一个种子光激光器进入激发状态，以及控制其他种子光激光器处于待激发状态；一个种子光激光器发射第一种子光信号；光纤放大器在一直处于增益饱和状态的情况下，对第一种子光信号进行放大。

在一些可能的实施方式中，光纤放大器在处于增益饱和状态的情况下，对第一种子光信号进行放大，包括：光纤放大器通过目标泵浦光信号，对第一种子光信号进行放大，目标泵浦光信号用于使光纤放大器一直处于增益饱和状态。

在一些可能的实施方式中，在获得一触发事件之前，上述方法还包括：多个种子光激光器中功率最大的种子光激光器发射第二种子光信号；光纤放大器对第二种子光信号进行放大；并在第二种子光信号进行放大的过程中，调节泵浦功率，直至达到增益饱和状态。

在一些可能的实施方式中，上述方法还包括：光纤激光器中的滤波器对放大后的第一种子光信号进行滤波。

本申请提供的技术方案与现有技术相比存在的有益效果是：

在本申请中，在光纤放大器处于增益饱和的状态下，通过触发光纤激光器中功率不同的种子光激光器发射不同的种子光信号，使得光纤放大器输出的放大光信号的幅值随着种子光信号的功率同步变化，从而实现光纤激光器光功率的快速动态调节。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请的保护范围。

附图说明

图1为相关技术中的一种激光雷达的结构示意图；

图2为相关技术中的一种光纤激光器的结构示意图；

图3为相关技术中的种子光信号与放大光信号的示意图；

图4为本申请实施例中的光纤激光器的一种结构示意图；

图5为本申请实施例中的光纤激光器的另一种结构示意图；

图6为本申请实施例中的种子光信号与放大光信号的一种示意图；

图7为本申请实施例中的激光雷达的一种结构示意图；

图8为本申请实施例中的激光雷达的另一种结构示意图；

图9为本申请实施例中的光功率调节方法的一种实施流程示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本申请的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

激光雷达是一种目标探测技术。激光雷达通过激光器发出激光光束，激光光束遇到目标物体后发生漫反射，通过探测器接收反射回的光束，并根据发射的光束和反射回的光束确定目标物体的距离、方位、高度、速度、姿态、形状等特征量。

激光雷达的应用领域非常广泛。除了运用在军事领域之外，目前还被广泛应用于生活领域，包括但不限于：智能驾驶车辆、智能驾驶飞机、三维（3D）打印、虚拟现实、增强现实、服务机器人等领域。以智能家驾驶技术为例，在智能驾驶车辆中设置激光雷达，激光雷达可通过快速且重复地发射激光束来扫描周围环境，以获取反映周围环境中的一个或多个目标对象的形貌、位置、运动的点云数据等。

需要说明的是，上述智能驾驶技术可以指无人驾驶、自动驾驶、辅助驾驶等技术。

图1为相关技术中的一种激光雷达的结构示意图。参见图1所示，激光雷达10可以包括：光发射装置101、光接收装置102和处理器103。其中，光发射装置101、光接收装置102均与处理器103连接。

其中，上述各器件之间的连接关系可以是电性连接，还可以是光纤连接。更具体的，在光发射装置101和光接收装置102中，还可能分别包括多个光学器件，这些光学器件之间的连接关系还可能是空间光传输连接。

处理器103用于实现对发射装置101和光接收装置102的控制，以使光发射装置101和光接收装置102能够正常工作。示例性的，处理器103可以为光发射装置101和光接收装置102分别提供驱动电压，处理器103还可以为光发射装置101和光接收装置102提供触发信号。

示例性的，处理器103可以是通用处理器，如中央处理器（central processingunit，CPU）、网络处理器（network processor，NP）等；处理器103还可以是数字信号处理器（digital signal processing，DSP）、专用集成电路（application specific integratedcircuit，ASIC）、现场可编程门阵列（field-programmable gate array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

光发射装置101中还包括光源（图1未示出）。可以理解的，上述光源可以指激光器，激光器的数量可以是一个或者多个。可选的，激光器可以具体为脉冲激光二极管（pulsedlaser diode，PLD）、半导体激光器、光纤激光器等。上述光源用于发射激光束。具体的，处理器103可以向光源发送发射触发信号，从而触发光源发射激光束。

可以理解的，上述激光束也可以称为激光脉冲、激光、发射光束等。

下面结合图1所示的激光雷达的结构，简单描述激光雷达对目标物体104的探测过程。

参见图1所示，激光束沿发射方向进行传播，当激光束遇到目标物体104后，在目标物体104的表面发生反射，反射回的光束被激光雷达的光接收装置102接收。这里，可以将激光束被目标物体104反射回的光束称为回波光束（图1中激光束和回波光束采用实线标识）。

光接收装置102接收到回波光束后，对回波光束进行光电转换，即，将回波光束转换为电信号，光接收装置102将回波光束对应的电信号输出至处理器103，处理器103可以根据回波光束的电信号，获取目标物体104的形貌、位置、运动的点云数据等。

目前，激光雷达所使用的激光器为905nm波长的半导体激光器。但是半导体激光器的功率受限，影响激光雷达测距。虽然可以通过多个激光器提高功率，但是905nm波长不属于人眼安全波段，功率太高也不能满足车规的要求，且光束质量远远差于光纤激光器。所以，基于人眼安全波段、车规要求、光束质量等因素，高功率的1550nm光纤激光器成为未来激光雷达中激光器的发展方向。

图2为相关技术中的一种光纤激光器的结构示意图，参见图2所示，激光雷达中的光纤激光器通常为MOPA光纤激光器，主要由一个种子光激光器21（也可以描述为种子源）和光纤放大器22组成。其中，种子光激光器21用于提供激光雷达10所需要的脉冲信号（即种子光信号），光纤放大器22用于将脉冲信号进行放大，输出放大光信号。这里，光纤放大器22可以对脉冲信号进行一级或者多级放大。在本申请实施例，对脉冲信号进行一级放大为例进行说明。

在一实施例中，光纤放大器22由泵浦光激光器221（也可以描述为泵浦光源）和增益光纤222组成，其中，泵浦光激光器221用于发射泵浦光信号，并将泵浦光信号耦合至增益光纤222，增益光纤222通过泵浦光信号对脉冲信号进行放大，输出放大光信号，即放大后的脉冲信号或放大后的种子光信号。

进一步地，在激光雷达工作时，为了保证人眼安全、保护接收端以及适应其他突发情况，动态调节激光器的光功率是必不可少的功能。基于上述光纤激光器的结构，最理想的动态调节为通过调节光纤放大器的放大倍数实现，当然也可以通过调节可调衰减片或者光开关调制器来实现。

但是，为了获得更多的点云，激光器需要工作在高重复频率下，最高达到MHz（兆赫兹）级别，即两个脉冲信号出现前后间隔小于1μs（微秒）。如果动态调节的速度大于这个时间间隔，就可能出现远处丢点或者近处损坏探测器，甚至会对人眼造成伤害。当通过调节可调衰减片实现激光器光功率的动态调时，由于可调衰减片都是采用机械调节的，其响应速度为ms（毫秒）级，完全不能满足快速动态调节的需求。当通过调节光开关调制器实现激光器光功率的动态调节时，光开关调制器的响应速度可以从数ps（皮秒）级到数百ns（纳秒）级，完全可以满足快速动态调节的需求，但是一方面因其价格昂贵而不利于车载激光雷达的量产，另一方面因其体积较大，导致激光雷达体积较大，而不符合车载雷达小体积设计要求。当通过调节光纤放大器的放大倍数实现激光器光功率的动态调节时，调节放大器即为调节泵浦光信号的功率（也可以描述为泵浦功率），从实现激光器光功率的变化。但是，图3为相关技术中的种子光信号与放大光信号的示意图，参见图3中（a）所示，由于增益光纤中掺杂的稀土离子达到能级饱和以及能级寿命都在百μs量级，如此，导致动态调节过程中，输出的放大光信号的能量是渐变的，也就是说，动态调节的响应不是完全同步的。当然，也可以提前给增益光纤充能，即提前让泵浦光信号耦合至增益光纤，让增益光纤提前达到增益饱和状态，参见图3中（b）所示。但是在增益光纤充能的时间段内，脉冲信号是不能耦合至增益光纤的，不然会消耗掉储能。所以，对于光纤激光器来说，如何实现光功率的快速动态调节是一个亟待解决的问题。

为了解决上述问题，本申请实施例提供一种光纤激光器，该光纤激光器可以应用于激光雷达中，该激光雷达用于进行雷达测距。

图4为本申请实施例中的光纤激光器的一种结构示意图，参见图4所示，光纤激光器40可以包括：按照光信号放大方向依次设置的多个种子光激光器41以及光纤放大器42。

这里，上述多个种子光激光器41为功率不同但类型相同的激光器，如半导体激光器。优选的，种子光激光器41可以采用1550nm半导体激光器实现。当然，种子光激光器41还可以采用其他脉宽的半导体激光器来实现，只要能够保证种子光激光器41发射的种子光连续，并且能够应用于激光雷达进行雷达测距即可，本申请实施例对此不做具体限定。另外，种子光激光器的功率不同可以理解为峰值功率不同或者平均功率不同。

可选的，多个种子光激光器41通过合束器43或空间耦合的方式与光纤放大器42耦合。示例性的，当种子光激光41为两个时，两个种子光激光41可以通过合束器43或空间耦合的方式与光纤放大器42耦合；当种子光激光器41为两个以上时，这些种子光激光器41通过合束器43与光纤放大器42耦合。当然，种子光激光器41还可以通过其他方式与光纤放大器42耦合，本申请实施例对此不做具体限定。

在一些可能的实施方式中，多个种子光激光器41中的一个种子光激光器41，被配置为响应于触发事件，进入激发状态，并发射种子光信号A（即第一种子光）；以及，将种子光信号A耦合至光纤放大器42；多个种子光激光器41中的其他种子光激光器41，被配置为响应于该触发事件，进入待激发状态；光纤放大器42，被配置为在处于增益饱和状态下，对种子光信号A进行放大。

可选的，不同种子光激光器41可以在不同的电流下工作，使得不同种子光激光器41的功率不同，也可以理解为不同种子光激光器41发射的种子光信号的功率不同。

在一实施例中，在光纤放大器42一直处于增益饱和状态的前提下，上述多个种子光激光器41中每一个种子光激光器41均处于待激发状态。响应于一触发事件，多个种子光激光器41中的一个种子光激光器41（即与触发事件对应的种子光激光器41），进入激发状态，发射种子光信号A，其他种子光激光器41则处于待激发状态，不发射种子光信号。

在另一实施例中，在光纤放大器42一直处于增益饱和状态的前提下，上述多个种子光激光器41中的一个种子激光器41处于激发状态，正在发射种子光信号B，其他种子光激光器41处于待激发状态。响应于一触发事件，多个种子光激光器41中的另一个种子光激光器41（即与触发事件对应的种子光激光器41），进入激发状态，发射种子光信号A，与此同时，发射种子光信号B的种子光激光器41回到待激发状态，停止发射种子光信号B。如此，实现种子光激光器的切换。在种子光激光器的切换过程中，由于种子光激光器属于相同类型的激光器，那么，仅需触发不同的种子光激光器，而不需要适应性调节光纤放大器的相关参数，提高了种子光激光器的切换速度，进而实现光纤激光器光功率的快速动态调节。

在本申请实施例中，触发事件可以理解为光接收装置出现饱和。例如，激光雷达与目标物体之间的距离发生变化、激光雷达的扫描范围内出现反射率较高的反射物体、逆反射物体等。那么，响应于这些触发事件，光纤激光雷达需要动态调整自身的光功率。示例性的，假设目标物体，如人体或者物体，出现在激光雷达扫描范围的近距离端。当激光束扫描到该目标物体时，由于扫描距离变短，回波光束增强，回波信号的脉冲峰值增高，光接收装置接收到高能量脉冲时，出现饱和。此时，光纤激光器需要关闭高功率的种子激光器，开启低功率的种子激光器。或者，假设在激光雷达扫描范围的中距离端出现反射率较高的反射物体（如地面积水的水面、结冰的路面、雪地、玻璃障碍物等）、逆反射物体（如交通指示牌）等。当激光束扫描到该反射物体时，由于反射较强，回波光束增强，回波信号的脉冲峰值增高，光接收装置接收到高能量脉冲时，出现饱和。此时，光纤激光器需要关闭高功率的种子激光器，开启低功率的种子激光器。

下面以种子光激光器41为两个为例，对上述光纤激光器40进行说明。图5为本申请实施例中的光纤激光器的另一种结构示意图，参见图5所示，光纤激光器40包括用于发射种子光信号A的种子光激光器41a和用于发射种子光信号B的种子光激光器41b，种子光激光器41a的功率小于种子光激光器41b的功率。此时，种子光激光器41b可以理解为多个种子光激光器41中功率最大的种子光激光器。

若触发事件为目标物体出现在激光雷达的近距离端，则在光纤放大器42一直处于增益饱和的状态下，种子光激光器41a响应于该触发事件，由待激发状态进入激发状态，并发射种子光信号A。种子光激光器41b响应于该触发事件，保持处于激发状态或者由激发状态进入待激发状态，不发射（包括保持不发射或者停止发射）种子光信号B。

在实际应用中，在光纤放大器42一直处于增益饱和的状态下，当激光雷达检测上述触发事件，该触发事件用于指示控制种子光激光器41a进行激发状态时，种子光激光器41a接收响应于该触发事件的触发信号，并响应该触发信号，进入激发状态，发射种子光信号A。而其他种子激光器41b则没有接收到上述触发信号，进而处于待激发状态，不发射种子信号。

在一些可能的实施方式中，光纤放大器42的结构可以参考上述图2实施例中对光纤放大器22的结构描述，在此不再赘述。

在一实施例中，在光纤激光器40的使用过程中，种子光激光器41a（即进入激发状态的一个种子光激光器41），被配置为将种子光信号A耦合至增益光纤222；泵浦光激光器221，被配置为一直发射目标泵浦光信号，并耦合至增益光纤222；增益光纤222，被配置为响应于目标泵浦光信号，一直处于增益饱和状态，并通过目标泵浦光信号对种子光信号A进行放大。

可以理解的，种子光激光器41a将种子光信号A耦合至增益光纤222。以及，泵浦光激光器221一直发射目标泵浦光信息，使得增益光纤222一直处于增益饱和状态。增益光纤222在一直处于增益饱和状态的情况下，通过目标泵浦光信号对种子光信号A进行放大。需要说明的是，增益光纤222处于增益饱和状态也可以理解为光纤放大器42处于增益饱和状态。

在一些可能的实施方式中，在光纤激光器40投入使用（如上述一个种子光激光器响应于触发事件进入激发状态）之前，还需要对光纤激光器40进行调试，以使得光纤放大器42达到并一直处于增益饱和状态（也可以理解为对种子光信号的放大倍数维持在一个特定值）。那么，多个种子光激光器41中功率最大的种子光激光器41（如光纤激光器41b），被配置为发射种子光信号B（即第二种子光信号），并耦合至光纤放大器42；除功率最大的种子光激光器41以外的其他种子光激光器41（如种子光激光器41a），被配置为处于待激发状态；光纤放大器42，还被配置为对种子光信号B进行放大，并在种子光信号B放大的过程中，调节泵浦功率（即泵浦光信号的功率），直至达到增益饱和状态。

可选的，在光纤放大器42达到增益饱和状态后，多个种子光激光器41进入待激发状态，等待光纤激光器40投入使用。或者，在光纤放大器42达到增益饱和状态后，功率最大的种子光激光器41仍可以保持处于激发状态，持续发射种子光信号B，直至一个种子光激光器41响应于触发事件，进入激发状态，功率最大的种子光激光器41回到待激发状态。其他种子光激光器41保持处于待激发状态。

在一实施例中，若上述一个种子光激光器41为非功率最大的种子光激光器41时，在光纤放大器42达到增益饱和状态后，一个种子光激光器41响应于触发事件，进入激发状态，发射种子光信号A，此时，功率最大的种子光激光器41进入待激发状态，停止发射种子光信号B。其他种子光激光器41保持处于待激发状态。若上述一个种子光激光器41为功率最大的种子光激光器41时，在光纤放大器42达到增益饱和状态后，功率最大的种子光激光器41响应于触发事件仍可以保持处于激发状态，持续发射种子光信号B，此时，种子光信号B即为种子光信号A。其他种子光激光器41保持处于待激发状态。

可以理解的，在光纤激光器40的调试过程中，种子光激光器41b可以产生种子光信号B，并耦合至光纤放大器42；光纤放大器42对种子光信号B进行放大。光纤放大器42在对种子光信号B放大的过程中，调节泵浦功率（即泵浦光信号的功率），直至光纤放大器42达到增益饱和状态，此时，光纤放大器42中的泵浦光信号为目标泵浦光信号。进一步地，光纤放大器42在达到增益饱和状态之后，一直处于增益饱和状态。

示例性的，在光纤激光器40的调试过程中，种子光激光器41b先产生种子光信号B。此时种子光信号B作为辅助信号，以辅助对光纤放大器42的调试。增益光纤222采用泵浦光激光器221发射的泵浦光信号对种子光信号B进行放大。在种子光信号B的放大过程中，泵浦光激光器221调节泵浦功率，以发射不同的功率的泵浦光信号。当泵浦光信号调节为目标泵浦光信号时，增益光纤222达到增益饱和状态，并一直处于增益饱和状态。

需要说明的是，当增益光纤222处于增益饱和状态时，增益光纤222输出的放大光信号的功率随着种子光信号功率的增大而进一步增大。进一步地，增益光纤222在一直处于增益饱和的情况下，对种子光信号进行放大。此时，输入的种子光信号与输出的放大光信号呈单调相关（也可以理解为呈正相关或负相关）。

在一些可能的实施方式中，由于功率低的种子光信号（也可以描述为小信号）不能完全带走光纤放大器42中泵浦光信号的能量，使得多余泵浦光信号能量发射自发辐射光（amplified spontaneous emission，ASE）。那么，为了消除ASE，保留放大光信号，提高激光器的信噪比，仍参见图4所示，光纤激光器40还可以包括滤波器44，按照光信号放大方向设置于光纤放大器42之后。

在一实施例中，光纤放大器42，还被配置为将放大后的种子光信号A（即放大光信号）耦合至滤波器44；滤波器44，被配置为对放大后的种子光信号A进行滤波。如此，便能够得到放大光信号。

在一些可能的实施方式中，光纤激光器40还可以包括隔离器、其他的一个或者多个合束器等（图4未示出）。隔离器可以设置于种子光激光器41的输出端，用于保证种子光信号的单向传播，保护种子光激光器41。一个或者多个合束器可以设置于泵浦光激光器221的输出端，用于将泵浦光信号耦合至增益光纤222。

下面以具体示例对上述光纤激光器40进行具体说明。

仍参见图5所示，光纤激光器40包括种子光激光器41a和种子光激光器41b。其中，种子光激光器41a用于发射种子光信号A，种子光激光器41b用于发射种子光信号B。示例性的，种子光激光器41a的功率小于光激光器41b的功率，此时，种子光激光器41b可以理解为多个种子光激光器41中功率最大的种子光激光器。

首先，在光纤激光器40的调试过程中，种子光激光器41b受到激励，发射种子光信号B。其他种子光激光器，即种子光激光器41a，由于没有受到激励，所以不会发射种子光信号A。种子光信号B由种子光激光器41b耦合至增益光纤222。增益光纤222对种子光信号B进行放大。并且，在种子光信号B放大的过程中，泵浦光激光器221调节泵浦功率，直至增益光纤222达到增益饱和状态，此时泵浦光激光器221发射目标泵浦光信号。光纤放大器42在达到增益饱和状态之后，泵浦光激光器221一直发射目标泵浦光信号，使得增益光纤222一直处于增益饱和状态。可选的，种子光激光器41b在光纤放大器42达到增益饱和状态后，回到待激发状态。此时，种子光激光器41a和41b均处于待激发状态。

接下来，在光纤激光器40的使用过程中，增益光纤222一直处于增益饱和状态的情况下，当激光雷达检测到一触发事件，该触发事件与种子光激光器41a对应时，种子光激光器41a受到触发事件的激励，响应于该触发事件，进入激发状态，并发射种子光信号A。其他种子光激光器，即种子光激光器41b，由于没有受到触发事件的激励，所以不会发射种子光信号B。种子光激光器41a将种子光信号A耦合至增益光纤222。增益光纤222一直处于增益饱和状态，通过目标泵浦光信号对种子光信号A进行放大，得到放大光信号。此时，图6为本申请实施例中的种子光信号与放大光信号的一种示意图，参见图6所示，种子光信号的调节与放大光信号的调节同步，光纤激光器40能够实现快速动态调节光功率。

至此，便实现快速动态调节光纤激光器的光功率。

在本申请实施例中，在光纤放大器一直处于增益饱和的情况下，通过触发光纤激光器中功率不同的种子光激光器发射不同的种子光信号，使得光纤激光器输出的放大光信号的幅值随着种子光信号的功率同步变化，从而实现光纤激光器光功率的快速动态调节。另外，由于多个种子光激光器采用同类型的激光器，那么，在进行种子光信号的调节时，仅需要触发不同的种子光激光器，而不需要对光纤放大器等其他部分进行调节，进一步加快了光纤激光器光功率的动态调节。

基于相同的发明构思，本申请实施例还提供一种激光雷达，该激光雷达如上述图2实施例中的激光雷达一致。

图7为本申请实施例中的激光雷达的一种结构示意图，参见图7所示，激光雷达70可以包括：控制器71和光纤激光器72。

其中，控制器71可以为上述处理器103或者处理器103的一部分。当然，控制器71也可以为独立设置的器件。可选的，控制器71可以采用如CPU、DSP、ASIC、FPGA、其他可编程逻辑器件等实现。优选的，控制器71采用FPGA实现。光纤激光器72与上述光纤激光器40一致，对光纤激光器72的具体描述可以参考图4至图6中对光纤激光器40的说明，在此不做赘述。进一步地，控制器71与多个种子光激光器41耦合。也就是说，不同的种子光激光器41由控制器71触发，才能实现功率的快速动态调节，且保证种子光信号的连续性。

可以理解的，控制器71，被配置为响应于一触发事件，向多个种子光激光器41中与触发事件对应的种子光激光器41a发送触发信号，触发信号用于触发种子光激光器41a进入激发。种子光激光器41a，被配置为响应于触发信号，进入激发状态，并发射种子光信号A；将种子光信号A耦合至光纤放大器62；其他种子光激光器41，被配置为响应于该触发信号，处于待激发状态；光纤放大器42，被配置为一直处于增益饱和状态，并对种子光信号A进行放大。

在实际应用中，控制器71发射的触发信号为电信号，用于激励种子光激光器41工作，以发射种子光信号。

在一些可能的实施例中，在光纤放大器42一直处于增益饱和状态的情况下，控制器71在向种子光激光器41a发送触发信号（如记为触发信号A）之前，还可以响应于其他触发事件，向种子光激光器41b发送另一触发信号（如记为触发信号B），种子光激光器41b响应于该触发信号B，进入激发状态，并发射种子光信号B。那么，当控制器71向种子光激光器41a发送触发信号A时，控制器71停止向种子光激光器41b发送触发信号B，使得种子光激光器41b回到待激发状态。在这个过程中，控制器71实现了触发信号的切换，进而触发功率不同的种子光激光器，实现光纤激光器光功率的快速动态调节。

优选的，为了缩短控制器切换触发信号的时长，控制器71可以采用工作频率为200MHz的FPGA。那么，触发信号的切换时长可以达到5ns（纳秒），远远低于种子光信号的脉冲间隔，从而使得种子光信号与放大光信号同步调节，实现光功率的快速动态调节。

在一些可能的实施方式中，仍参见图7所示，泵浦光激光器221可以与控制器71耦合。控制器71可以调节泵浦光信号的功率。当然，泵浦光信号的功率还可以采用其他的控制器进行调节，本申请实施例不做具体限定。

下面以具体示例对上述激光雷达70进行具体说明。

图8为本申请实施例中的激光雷达的另一种结构示意图，参见图8所示，光纤激光器72包括用于发射种子光信号A的种子光激光器41a和用于发射种子光信号B的种子光激光器41b，种子光激光器41a的功率小于种子光激光器41b的功率。此时，种子光激光器41b可以理解为多个种子光激光器41中功率最大的种子光激光器。

首先，在光纤激光器72的调试过程中，控制器41可以向种子光激光器41b输出一触发信号。种子光激光器41b受触发信号的激励，响应于该触发信号，进入激发状态，并发射种子光信号B。其他种子光激光器，即种子光激光器41a，由于没有受到触发事件的激励，所以不会发射种子光信号A。种子光信号B由种子光激光器41b耦合至增益光纤222。增益光纤222对种子光信号B进行放大。并且，在种子光信号B放大的过程中，泵浦光激光器221调节泵浦功率，直至增益光纤222达到增益饱和状态，此时泵浦光激光器221发射目标泵浦光信号。光纤放大器42在达到增益饱和状态之后，泵浦光激光器221一直发射目标泵浦光信号，使得增益光纤222一直处于增益饱和状态。可选的，种子光激光器41b在光纤放大器42达到增益饱和状态后，回到待激发状态。此时，种子光激光器41a和41b均处于待激发状态。

接下来，在光纤激光器72的使用过程中，在增益光纤222一直处于增益饱和状态的情况下，当激光雷达检测到一触发事件，该触发事件与种子光激光器41a对应时，控制器41响应于该触发事件，向种子光激光器41a输出相应的触发信号。种子光激光器41a受到触发信号的激励，响应于该触发信号，进入激发状态，并发射种子光信号A。其他种子光激光器，即种子光激光器41b，由于没有受到触发事件的激励，所以不会发射种子光信号B。种子光激光器41a将种子光信号A耦合至增益光纤222。增益光纤222一直处于增益饱和状态，通过目标泵浦光信号对种子光信号A进行放大，得到放大光信号。此时，参见图6所示，种子光信号的调节与放大光信号的调节同步，光纤激光器72能够实现快速动态调节光功率。

至此，便实现快速动态调节激光雷达的光功率。

在本申请实施例中，在光纤放大器一直处于增益饱和的情况下，通过触发光纤激光器中功率不同的种子光激光器发射不同的种子光信号，使得光纤激光器输出的放大光信号的幅值随着种子光信号的功率同步变化，从而实现光纤激光器光功率的快速动态调节，进而实现激光雷达的光功率的快速动态调节。另外，由于多个种子光激光器采用同类型的激光器，那么，在进行种子光信号的调节时，仅需要触发不同的种子光激光器，而不需要对光纤放大器等其他部分进行调节，进一步加快了光纤激光器光功率的动态调节。

基于相同的发明构思，本申请实施例提供一种光功率调节方法，应用于上述一个或者多个实施例所述的激光雷达中。

图9为本申请实施例中的光功率调节方法的一种实施流程示意图，参见图所示，该方法可以包括：

S901，控制器获得一触发事件。

在本申请实施例中，触发事件可以理解为光接收装置出现饱和。例如，激光雷达与目标物体之间的距离发生变化、激光雷达的扫描范围内出现反射率较高的反射物体、逆反射物体等。那么，响应于这些触发事件，光纤激光雷达需要动态调整自身的光功率。示例性的，假设目标物体，如人体或者物体，出现在激光雷达扫描范围的近距离端。当激光束扫描到该目标物体时，由于扫描距离变短，回波光束增强，回波信号的脉冲峰值增高，光接收装置接收到高能量脉冲时，出现饱和。此时，光纤激光器需要关闭高功率的种子激光器，开启低功率的种子激光器。或者，假设在激光雷达扫描范围的中距离端出现反射率较高的反射物体（如地面积水的水面、结冰的路面、雪地、玻璃障碍物等）、逆反射物体（如交通指示牌）等。当激光束扫描到该反射物体时，由于反射较强，回波光束增强，回波信号的脉冲峰值增高，光接收装置接收到高能量脉冲时，出现饱和。此时，光纤激光器需要关闭高功率的种子激光器，开启低功率的种子激光器。

S902，控制器响应于触发事件，控制一个种子光激光器进入激发状态，以及控制其他种子光激光器处于待激发状态。

S903，进入激发状态的种子光激光器发射第一种子光信号；

S904，光纤放大器在一直处于增益饱和状态的情况下，对第一种子光信号进行放大。

在一些可能的实施方式中，S904，可以包括：光纤放大器通过目标泵浦光信号，对第一种子光信号进行放大，目标泵浦光信号用于使光纤放大器处于增益饱和状态。

在一些可能的实施方式中，参见图9所示，在S901之前，上述控制方法还可以包括：

S905，功率最大的种子光激光器发射第二种子光信号；

S906，光纤放大器对第二种子光信号进行放大，并在第二种子光信号进行放大的过程中，调节泵浦功率，直至达到增益饱和状态。这里，光纤放大器达到增益饱和状态后，一直处于增益饱和状态。

在一些可能的实施方式中，在S904之后，上述控制方法还包括：滤波器对放大后的第一种子光信号进行滤波。

需要说明的是，上述光功率调节方法的具体实施过程可以参见图4至图8实施例中对激光雷达70和光纤激光器40的工作过程的描述，在此不再赘述。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光纤激光器，其特征在于，包括：功率不同的多个种子光激光器以及光纤放大器；所述多个种子光激光器为同一类型的激光器；

所述多个种子光激光器中的一个种子光激光器，被配置为响应于一触发事件，进入激发状态，并发射第一种子光信号；将所述第一种子光信号耦合至所述光纤放大器；

所述多个种子光激光器中的其他种子光激光器，被配置为响应于所述触发事件，处于待激发状态；

所述光纤放大器，被配置为一直处于增益饱和状态，并对所述第一种子光信号进行放大。

2.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述多个种子光激光器通过合束器或空间耦合的方式与所述光纤放大器耦合。

3.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述光纤放大器包括：增益光纤和泵浦光激光器；

所述一个种子光激光器，被配置为将所述第一种子光信号耦合至所述增益光纤；

所述泵浦光激光器，被配置为一直发射目标泵浦光信号，并耦合至所述增益光纤；

所述增益光纤，被配置为响应于所述目标泵浦光信号，一直处于增益饱和状态，并通过所述目标泵浦光信号对所述第一种子光信号进行放大。

4.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述多个种子光激光器中功率最大的种子光激光器，被配置为在所述一个种子光激光器响应于所述触发事件进入激发状态之前，发射第二种子光信号，并耦合至所述光纤放大器；

除所述功率最大的种子光激光器以外的其他种子光激光器，被配置为在所述一个种子光激光器响应于所述触发事件进入激发状态之前，处于待激发状态；

所述光纤放大器，还被配置为对所述第二种子光信号进行放大，并在所述第二种子光信号放大的过程中，调节泵浦功率，直至达到增益饱和状态。

5.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述光纤激光器还包括：滤波器；

所述光纤放大器，还被配置为将放大后的第一种子光信号耦合至所述滤波器；

所述滤波器，被配置为对所述放大后的第一种子光信号进行滤波。

6.一种激光雷达，其特征在于，包括：如权利要求1至5任一项所述的光纤激光器以及控制器；所述控制器与所述多个种子光激光器耦合；

所述控制器，被配置为响应于一触发事件，向所述一个种子光激光器发送触发信号，所述触发信号用于触发所述一个种子光激光器进入激发状态。

7.一种光功率调节方法，其特征在于，应用于如权利要求6所述的激光雷达；所述方法包括：

所述控制器获得一触发事件，所述触发事件用于指示所述一个种子光激光器进入激发状态；

所述控制器响应于所述触发事件，控制所述一个种子光激光器进入激发状态，以及控制所述其他种子光激光器处于待激发状态；

所述一个种子光激光器发射第一种子光信号；

所述光纤放大器在一直处于增益饱和状态的情况下，对所述第一种子光信号进行放大。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光纤放大器在一直处于增益饱和状态的情况下，对所述第一种子光信号进行放大，包括：

所述光纤放大器通过目标泵浦光信号，对所述第一种子光信号进行放大，所述目标泵浦光信号用于使所述光纤放大器一直处于增益饱和状态。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述控制器获得一触发事件之前，所述方法还包括：

所述多个种子光激光器中功率最大的种子光激光器发射第二种子光信号；

所述光纤放大器对所述第二种子光信号进行放大，并在所述第二种子光信号进行放大的过程中，调节泵浦功率，直至达到增益饱和状态。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述光纤激光器中的滤波器对放大后的第一种子光信号进行滤波。

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