CN114660572A - 一种激光雷达 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光雷达，包括可调谐激光器，作为光源；光分解复用器，接收可调谐激光器发射出的单一光束；透镜阵列，接收光分解复用器传输的不同波长的光，改变不同波长光的发射点的位置；透镜，接收透镜阵列发出的多条不同波长的光，转换光的发射角度；以及波长控制电路，控制可调谐激光器的发射光束的波长。优点，本发明，光路上没有活动部件，没有易损件，可靠性高；结构较简单，成本有一定优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光雷达。
背景技术
激光雷达扫描方式通常有三种：机械式；全固态；混合固态。激光雷达由于视角的关系只能通过扫描来覆盖全部探测区域。
机械式激光雷达是最早应用于自动驾驶的激光雷达类型，以Velodyne推出的几款产品最为知名。其特点是激光发生器竖直排列并可以360°旋转，通过旋转对四周环境进行全面的扫描。机械式激光雷达最大的优点是可以通过物理旋转进行3D扫描，对周遭环境进行全面的覆盖形成点云。而缺点也很明显，一个是高频的转动和复杂的机械结构致使其平均的失效时间仅1000-3000小时，难以达到车规级设备最低13000小时的要求。另一个是复杂的机械结构带来的高成本。
而全固态激光雷达，相比机械式激光雷达，固态激光雷达仅面向一个方向一定角度进行扫描，覆盖范围有所限制。但取消了复杂高频转动的机械结构，耐久性得到了巨大的提升，体积也可以大幅缩小。纯固态激光雷达主要包括OPA光学相控阵和Flash闪光激光雷达两种。但是目前成本仍然比较高，扫描距离和分辨率指标也有许多不足。
混合固态激光雷达是前两者的折中方案，相较机械式激光雷达，混合固态激光雷达也只扫描前方一定角度内的范围，而相比纯固态激光雷达，混合固态激光雷达也有一些较小的活动部件。不过混合固态激光雷达在成本、体积等方面更容易得到控制。目前，混合固态激光雷达也有多种解决方案，主要包括MEMS振镜、转镜、棱角等。
但是上述扫描方式往往也用到运动部件，除了可靠性不佳，成本往往也比较高。因此如何能提高激光雷达的性能并降低成本就成为亟待解决的问题。
随着自动驾驶汽车的发展，对激光雷达的需求也不断增加。但是传统激光雷达往往需要机械扫描装置，结构复杂成本高，容易损坏，扫描速度也很低。因此如何能提高激光雷达的性能并降低成本就成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明提出一种激光雷达，具体技术方案如下：
一种激光雷达，包括
可调谐激光器，作为光源；
光分解复用器，接收可调谐激光器发射出的单一光束；
透镜阵列，接收光分解复用器传输的不同波长的光，改变不同波长光的发射点的位置；
透镜，接收透镜阵列发出的多条不同波长的光，转换光的发射角度；
以及波长控制电路，控制可调谐激光器的发射光束的波长。
对本发明技术方案的优选，可调谐激光器为硅光子可调谐激光器。
对本发明技术方案的优选，激光雷达还包括设置在可调谐激光器发射口处的半导体光放大器，半导体光放大器内的调谐元件为硅光子制成。
对本发明技术方案的优选，激光雷达还包括相位调制器，相位调制器接在半导体光放大器的出口处。
对本发明技术方案的优选，激光雷达还包括准直器，准直器布置在相位调制器与光分解复用器之间，可调谐激光器发射出的单一光束依次进入半导体光放大器、相位调制器和准直器，最后进入透镜阵列。
对本发明技术方案的优选，波长控制电路包括可调谐激光器芯片的不同引脚的控制电路和芯片的温度控制电路。
对本发明技术方案的优选，芯片温度的调节由热电制冷器执行，所述芯片的温度控制电路为热电制冷器的温度调节电路。
本发明技术方案中提及的可调谐激光器、光分解复用器和透镜阵列均为本领域的已知产品，为市售件。
本发明与现有技术相比具有的有益效果：
1、本发明的激光雷达，光路上没有活动部件，没有易损件，可靠性高；结构较简单，成本有一定优势。
2、本发明的激光雷达，单一光束进入光解复用器后，由于波长不同走了不同的光路，从不同点位射出，用光束转向实现扫描的功能。
附图说明
图1是本实施例1的流程框图。
图2是本实施例2的流程框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-2及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
如图1所示，一种激光雷达，包括可调谐激光器1、光分解复用器2、透镜阵列3、透镜4和波长控制电路5。
可调谐激光器作为光源，光分解复用器接收可调谐激光器发射出的单一光束；透镜阵列接收光分解复用器传输的不同波长的光，改变不同波长光的发射点的位置；透镜，接收透镜阵列发出的多条不同波长的光，转换光的发射角度；波长控制电路控制可调谐激光器的发射光束的波长。
本实施例的激光雷达，采用可调谐激光器作为光源，通过控制激光的波长来扫描不同的方向。本实施例激光雷达的优点是光路上没有活动部件，没有易损件，可靠性高；结构较简单，成本有一定优势。
本实施例中，可调谐激光器为硅光子可调谐激光器，本实施例中光分解复用器为硅光子光分解复用器，硅光子可调谐激光器与硅光子光分解复用器组合成一个全硅光子芯片形式的激光雷达源。
本实施例中，激光雷达还包括设置在可调谐激光器发射口处的半导体光放大器，半导体光放大器内的调谐元件为硅光子制成。本实施例中，激光雷达还包括相位调制器，相位调制器接在半导体光放大器的出口处。
进一步，本实施例中，激光雷达还包括准直器，准直器布置在相位调制器与光分解复用器之间，可调谐激光器发射出的单一光束依次进入半导体光放大器、相位调制器和准直器，最后进入透镜阵列。
波长控制电路包括可调谐激光器芯片的不同引脚的控制电路和芯片的温度控制电路。芯片温度的调节由热电制冷器执行，所述芯片的温度控制电路为热电制冷器的温度调节电路。
实施例2
如图2所示，一种激光雷达，包括可调谐激光器1、光分解复用器2、透镜4和波长控制电路5。
可调谐激光器作为光源，光分解复用器接收可调谐激光器发射出的单一光束；光解复用器起到实质作用是，光束波长到光束位置的转换。当光解复用器出来的是准直光，则透镜转换光的发射角度；波长控制电路控制可调谐激光器的发射光束的波长。
本实施例的激光雷达，采用可调谐激光器作为光源，通过控制激光的波长来扫描不同的方向。本实施例激光雷达的优点是光路上没有活动部件，没有易损件，可靠性高；结构较简单，成本有一定优势。
本实施例中，可调谐激光器为硅光子可调谐激光器，本实施例中光分解复用器为硅光子光分解复用器，硅光子可调谐激光器与硅光子光分解复用器组合成一个全硅光子芯片形式的激光雷达源。
本实施例中，激光雷达还包括设置在可调谐激光器发射口处的半导体光放大器，半导体光放大器内的调谐元件为硅光子制成。本实施例中，激光雷达还包括相位调制器，相位调制器接在半导体光放大器的出口处。
进一步，本实施例中，激光雷达还包括准直器，准直器布置在相位调制器与光分解复用器之间，可调谐激光器发射出的单一光束依次进入半导体光放大器、相位调制器和准直器，最后进入透镜阵列。
波长控制电路包括可调谐激光器芯片的不同引脚的控制电路和芯片的温度控制电路。芯片温度的调节由热电制冷器执行，所述芯片的温度控制电路为热电制冷器的温度调节电路。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种激光雷达，其特征在于，包括
可调谐激光器，作为光源；
光分解复用器，接收可调谐激光器发射出的单一光束；
透镜阵列，接收光分解复用器传输的不同波长的光，改变不同波长光的发射点的位置；
透镜，接收透镜阵列发出的多条不同波长的光，转换光的发射角度；
以及波长控制电路，控制可调谐激光器的发射光束的波长。
2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，可调谐激光器为硅光子可调谐激光器。
3.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括设置在可调谐激光器发射口处的半导体光放大器，半导体光放大器内的调谐元件为硅光子制成。
4.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括相位调制器，相位调制器接在半导体光放大器的出口处。
5.根据权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括准直器，准直器布置在相位调制器与光分解复用器之间，可调谐激光器发射出的单一光束依次进入半导体光放大器、相位调制器和准直器，最后进入透镜阵列。
6.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，波长控制电路包括可调谐激光器芯片的不同引脚的控制电路和芯片的温度控制电路。
7.根据权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，芯片温度的调节由热电制冷器执行，所述芯片的温度控制电路为热电制冷器的温度调节电路。
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