CN115639567B

CN115639567B - 激光雷达

Info

Publication number: CN115639567B
Application number: CN202211448601.XA
Authority: CN
Inventors: 姜国敏; 王云松; 孙杰; 孙天博
Original assignee: Beijing Moore Core Optical Semiconductor Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Moore Core Optical Semiconductor Technology Co ltd
Priority date: 2022-11-18
Filing date: 2022-11-18
Publication date: 2023-04-28
Anticipated expiration: 2042-11-18
Also published as: WO2024104362A1; CN115639567A

Abstract

一种激光雷达，所述激光雷达包括：激光雷达芯片，所述激光雷达芯片上包括至少一个激光传输探测通道，所述激光传输探测通道包括：主传输探测通道，配置为传输探测光束，所述主传输探测通道具有光发射/接收端，所述光发射/接收端配置为发射探测光束，所述探测光束遇到障碍物后分别反射产生反射光束，所述光发射/接收端还配置为接收所述反射光束的第一部分；以及辅助探测通道，具有光接收端，所述光接收端配置为接收所述反射光束的第二部分，其中，所述激光雷达根据所述反射光束的第一部分及第二部分测定所述障碍物的距离和/或速度。

Description

激光雷达

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，具体而言，涉及一种激光雷达。

背景技术

激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。激光雷达现在广泛部署在包括自动车辆在内的不同的场景中。激光雷达可以在扫描场景时主动估计到环境特征的距离及速度，并生成指示环境场景的三维形状的点位置云。激光雷达是广泛用于自动驾驶场景中的核心传感器之一，可以用于收集外部环境的三维信息。激光雷达按照探测机制，主要可以分成飞行时间(Time of Flight，ToF)和调频连续波(Frequency Modulated ContinuousWave，FMCW)这两种激光雷达。

发明内容

本发明一些实施例提供一种激光雷达，所述激光雷达包括：

激光雷达芯片，所述激光雷达芯片上包括至少一个激光传输探测通道，所述激光传输探测通道包括：

主传输探测通道，配置为传输探测光束，所述主传输探测通道具有光发射/接收端，所述光发射/接收端配置为发射探测光束，所述探测光束遇到障碍物后分别反射产生反射光束，所述光发射/接收端还配置为接收所述反射光束的第一部分；以及

辅助探测通道，具有光接收端，所述光接收端配置为接收所述反射光束的第二部分，

其中，所述激光雷达根据所述反射光束的第一部分及第二部分测定所述障碍物的距离和/或速度。

在一些实施例中，所述激光芯片还包括：

接收端口，配置为接收激光；以及

分光器，配置为将所述激光分束为探测激光以及本振激光，所述探测激光及本振激光配置为传输至所述激光传输探测通道。

在一些实施例中，所述主传输探测通道包括：

第一混频器，配置为接收所述本振激光的至少一部分以及反射光束的第一部分，并对所述本振激光的至少一部分以及反射光束的第一部分执行混频操作获得第一混频光束；以及

第一检测器，配置为接收所述第一混频光束并检测所述本振激光的至少一部分与所述反射光束的第一部分之间的第一拍频，

所述辅助探测通道包括：

第二混频器，配置为接收所述本振激光的至少一部分以及反射光束的第二部分，并对所述本振激光的至少一部分以及反射光束的第二部分执行混频操作获得第二混频光束；以及

第二检测器，配置为接收所述第二混频光束并检测所述本振激光的至少一部分与所述反射光束的第二部分之间的第二拍频。

在一些实施例中，所述激光雷达还包括：

处理器，基于所述第一拍频及所述第二拍频确定所述障碍物的测定结果。

在一些实施例中，所述激光雷达还包括：

透镜组件，配置为对所述光发射/接收端出射的探测光束执行准直并偏转，以及对所述反射光束执行聚焦以耦合进入所述光发射/接收端或光接收端；以及

光束扫描引导装置，设置在所述透镜组件靠近所述障碍物一侧，配置为随着时间调整来自所述光发射/接收端出射的探测光束的出射方向以实现光束扫描。

在一些实施例中，所述探测光束为TE模式偏振光，所述反射光束包括TE模式偏振光以及TM模式偏振光，激光雷达还包括：

偏振传输分束装置，设置在所述激光雷达芯片与所述透镜组件之间，所述偏振传输分束装置配置为：

允许反射光束中TM模式偏振光保持原方向通过使得所述反射光束中的TM模式偏振光入射至所述光发射/接收端；以及

平移偏置反射光束中的TE模式偏振光使得所述反射光束中的TE模式偏振光入射至所述光接收端。

在一些实施例中，偏振传输分束装置包括依次远离所述激光芯片设置的法拉第旋光器、半波片以及偏振光束偏置器，

所述探测光束依次经过所述法拉第旋光器及半波片后由TE模式偏振光转换为TM模式偏振光，TM模式偏振光保持原方向通过所述偏振光束偏置器后依次经过所述透镜组件、光束扫描引导装置到达所述障碍物形成所述反射光束，所述反射光束沿原光路返回至所述偏振光束偏置器，所述反射光束中的TM模式偏振光保持原方向通过所述偏振光束偏置器后依次经过所述半波片及法拉第旋光器，进而入射至所述光发射/接收端，反射光束中的TE模式偏振光经过所述偏振光束偏置器平移偏置后依次经过所述半波片及法拉第旋光器，进而入射至所述光接收端。

在一些实施例中，所述光发射/接收端与所述光接收端之间的距离基本上等于所述偏振光束偏置器对所述反射光束中的TE模式偏振光的偏置距离d，所述偏置距离d满足以下公式：

其中，L为偏振光束偏置器的厚度，α为偏振光束偏置器对所述TE模式偏振光的偏转角度，θ为偏振光束偏置器的光轴与波矢之间的角度，n_o为TM模式偏振光在偏振光束偏置器中的折射率， n_e为TE模式偏振光在偏振光束偏置器中的折射率。

在一些实施例中，所述主传输探测通道具有偏振旋转器，配置为将接收到的TM模式偏振光转换为TE模式偏振光。

在一些实施例中，所述激光雷达还包括：

激光光源，与所述激光雷达芯片对接，配置为产生激光。

本发明实施例的上述方案与相关技术相比，至少具有以下有益效果：

激光雷达通过主传输探测通道的光发射/接收端接收反射光束的第一部分，通过辅助探测通道的光接收端接收反射光束的第二部分，充分利用反射光束来进行障碍物的测定，提高测量精度。同时避免了由于物体反射光束中TM模式偏振光较弱、TE模式偏振光较强而无法探测物体的情况。并可以通过比较两组探测通道探测到的能量的强弱，得出反射光束中TE模式偏振光与TM模式偏振光的强弱比例，从而来判定物体的反射特性及表面形貌。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。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。在附图中：

图1为本发明一些实施例提供的激光雷达的结构示意图；

图2为本发明一些实施例提供的激光雷达芯片的部分结构示意图；

图3为本发明提供的FWCW扫频方式的发射光束与接收光束的波形图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅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这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述，但这些不应限于这些术语。这些术语仅用来将区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

本领域中，激光雷达以测距方式为依据主要包括以下两个技术路线：ToF（Time ofFlight，飞行时间法）与FMCW（Frequency-Modulated Continuous Wave，调频连续波）。ToF的测距原理是，用光脉冲在目标物与激光雷达间的飞行时间乘以光速来测算距离，ToF激光雷达采用了脉冲振幅调制技术。与ToF路线不同，FMCW主要通过发送和接收连续激光束，把回光和本地光做干涉，并利用混频探测技术来测量发送和接收的频率差异，再通过频率差换算出目标物的距离。简言之，ToF使用时间来测量距离，而FMCW使用频率来测量距离。FMCW相较于ToF具有以下优势： ToF的光波容易受环境光干扰，而FMCW的光波抗干扰能力很强；ToF的信噪比过低，而FMCW的信噪比很高，ToF的速度维数据质量低，而FMCW可获取每个像素点的速度维数据。

相关技术中，FMCW激光雷达中为了小型化光发射端与接收端通常为一体化结构，激光雷达发射的探测光束通常为TE模式偏振光，TE模式偏振光边缘在芯片内的单模波导中传输，TE模式偏振光遇到障碍物时产生反射光束，反射光束通常不具有特定的偏振特性，例如为自然光，可以认为反射光束包括TE模式偏振光以及TM模式偏振光。通常地，反射光束中仅有TM模式偏振光被一体化的发射端与接收端接收用于执行障碍物测定。理由是TE模式偏振光被一体化的发射端与接收端接收后会沿激光芯片中的传输探测通道中的传输路径原路返回，无法进入传输探测通道中的探测路径，无法被有效利用。因此，相关技术中的FMCW激光雷达需要足够强的探测光束来获得足够强的有效利用的反射光束中的TM模式偏振光，需要较大功率的激光雷达。当激光雷达功率过小时，有效利用的反射光束中的TM模式偏振光偏弱，可能会导致激光雷达测定不准确。

本发明提供一种激光雷达，所述激光雷达包括：激光雷达芯片，所述激光雷达芯片上包括至少一个激光传输探测通道，所述激光传输探测通道包括：主传输探测通道，配置为传输探测光束，所述主传输探测通道具有光发射/接收端，所光发射/接收端配置为发射探测光束，所述探测光束遇到障碍物后分别反射产生反射光束，所述光发射/接收端还配置为接收所述反射光束的第一部分；以及辅助探测通道，具有光接收端，所述光接收端配置为接收所述反射光束的第二部分，其中，所述激光雷达根据所述反射光束的第一部分及第二部分对所述障碍物进行测定。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

图1为本发明一些实施例提供的激光雷达的结构示意图。如图1所示，本发明提供一种激光雷达1000，包括激光雷达芯片100，其为FMCW激光雷达芯片。

激光雷达芯片100包括衬底，以及设置在衬底上的至少一个激光传输探测通道110，衬底例如为硅基衬底。激光传输探测通道110的数量例如为n个，n为大于等于1的正整数，n个激光传输探测通道110例如依次并行排列在衬底上。n个激光传输探测通道110分别用于发射n条探测光束，所述n条探测光束遇到障碍物后分别反射产生n条反射光束，n个激光传输探测通道110还用于分别接收n条反射光束中的至少一部分用于执行各通道的测定。

n个激光传输探测通道110可以分别对其对应障碍物上的n个点位进行测定，例如测定各点位的距离、速度等参数，这里的距离指的是点位与激光雷达之间距离，这里的速度指的是点位相对于激光雷达的速度。进而测定整个障碍的距离、速度、形貌等参数。

各激光传输探测通道110具有相同的工作原理，以下以一个激光传输探测通道110为例进行具体介绍。

所述激光传输探测通道110包括主传输探测通道111以及辅助探测通道112。

主传输探测通道111配置为传输探测光束，所述主传输探测通道111具有光发射/接收端1111，所述光发射/接收端1111配置为发射探测光束，所述探测光束遇到障碍物后分别反射产生反射光束，所述光发射/接收端1111还配置为接收所述反射光束的第一部分，例如为反射光束中的TM模式偏振光。辅助探测通道112具有光接收端1121，所述光接收端1121配置为接收所述反射光束的第二部分，例如为反射光束中的TE模式偏振光，所述激光雷达1000根据所述反射光束的第一部分及第二部分测定所述障碍物的距离和/或速度。

相较于相关技术仅利用反射光束中的TM模式偏振光来执行探测，本发明的实施例同时利用反射光束中的TM模式偏振光及TE模式偏振光来执行探测，增加了反射光束中用于接收并执行探测的比例，可以提升激光雷达的测定精度。同时避免了由于物体反射光束中TM模式偏振光较弱、TE模式偏振光较强而无法探测物体的情况。并可以通过比较两组探测通道探测到的能量的强弱，得出反射光束中TE模式偏振光与TM模式偏振光的强弱比例，从而来判定物体的反射特性及表面形貌。

在一些实施例中，如图1所示，所述激光芯片100还包括接收端口120以及分光器130。接收端口120配置为接收激光，探测激光例如由外部输入激光雷达芯片100中。分光器130配置为将所述激光分束为探测激光以及本振激光，所述探测激光及本振激光配置为传输至所述激光传输探测通道110。探测激光和本振激光在任何时间点都具有相同的频率，即探测激光和本振激光的频率调制波形完全相同。

在一些实施例中，所述激光芯片100还包括第一分束器140以及第二分束器150。第一分束器140设置在所述分光器130与所述n个激光传输探测通道110之间，配置为将所述探测激光分束为所述n条探测光束，分别传输至n个激光传输探测通道110。第二分束器150设置在所述分光器130与所述n个激光传输探测通道110之间，配置为将所述本振激光分束为2n条本振子光束，每个激光传输探测通道接收两条本振子光束。两个本振子光束分别被激光传输探测通道的主传输探测通道及辅助探测通道接收用于执行测量操作。

图2为本发明一些实施例提供的激光雷达芯片的部分结构示意图，其示出了一个激光传输探测通道110的具体结构。结合图1和图2所示，

所述主传输探测通道111包括第一混频器1113和第一检测器1114。第一混频器1113配置为接收所述本振激光的至少一部分以及反射光束的第一部分，并对所述本振激光的至少一部分以及反射光束的第一部分执行混频操作获得第一混频光束。第一检测器1114配置为接收所述第一混频光束并检测所述本振激光的至少一部分与所述反射光束的第一部分之间的第一拍频。这里所述本振激光的至少一部分例如为本振子光束Lo，反射光束的第一部分例如为反射光束中的TM模式偏振光。

所述辅助探测通道112包括：第二混频器1123和第二检测器1124。第二混频器1123配置为接收所述本振激光的至少一部分以及反射光束的第二部分，并对所述本振激光的至少一部分以及反射光束的第二部分执行混频操作获得第二混频光束。第二检测器1124配置为接收所述第二混频光束并检测所述本振激光的至少一部分与所述反射光束的第二部分之间的第二拍频。这里所述本振激光的至少一部分例如为本振子光束Lo，反射光束的第二部分例如为反射光束中的TE模式偏振光。

即所述主传输探测通道111利用反射光束中TM模式偏振光来执行探测，辅助探测通道112利用反射光束中TE模式偏振光来执行探测。相较于相关技术中仅利用反射光束TM模式偏振光来执行探测的方案，可会获取更多个探测数据、以及更强的探测信号，从而提升测定精度。同时避免了由于物体反射光束中TM模式偏振光较弱、TE模式偏振光较强而无法探测物体的情况。并可以通过比较两组探测通道探测到的能量的强弱，得出反射光束中TE模式偏振光与TM模式偏振光的强弱比例，从而来判定物体的反射特性及表面形貌。

在一些实施例中，如图2所示，所述主传输探测通道111具有偏振旋转器1112，配置为将接收到的TM模式偏振光转换为TE模式偏振光。由于激光芯片上传输的光通常均为TE模式偏振光，例如在激光芯片上传输的探测光束、本振光束、本振子光束均为TM模式偏振光，在所述主传输探测通道111，其接收到用于探测的反射光束的TM模式偏振光需要经过偏振旋转器1112改变为TE模式偏振光，利于其在激光芯片中的传播，以及与同样是TE模式偏振光的本振子光束的混频。

辅助探测通道112的光接收端接收用于探测的反射光束中的TE模式偏振光，其可以直接在激光芯片中传播，并与同样是TE模式偏振光的本振子光束的混频。辅助探测通道112不需要设置偏振旋转器。

在一些实施例中，所述激光雷达还包括处理器，所述处理器基于所述第一拍频及所述第二拍频确定所述障碍物的测定结果。

在一些实施例中，如图1所示，所述激光雷达还包括透镜组件300以及光束扫描引导装置400。透镜组件300可以是透镜或者透镜组，具有聚焦和准直的功能。透镜组件300配置为对所述光发射/接收端1111出射的探测光束执行准直并偏转，以及对所述反射光束执行聚焦以耦合进入所述柱传输探测通道的光发射/接接收端或所述辅助探测通道的光接收端。

光束扫描引导装置400设置在所述透镜组件300靠近所述障碍物一侧，配置为随着时间调整来自所述光发射/接收端出射的探测光束的出射方向以实现光束扫描。光束引导装置400例如为光学相控阵列(OPA)，通过在微观尺度上动态控制表面的光学特性，可以引导光束的方向。其他实施例中，光束引导装置还可以包括光栅、镜式检流计、多面镜、MEMS镜或者光学相控阵列(OPA)与上述装置的组合。

在一些实施例中，如图1所示，所述透镜组件300例如为凸透镜，探测光束为TE模式偏振光，其偏振方向如图1所示，平行于纸面，采用两端带箭头的竖实线标示，反射光束包括TE模式偏振光以及TM模式偏振光，反射光束中的TM模式偏振光，其偏振方向垂直于纸面，在图1中采用空心圆圈标示，反射光束中的TE模式偏振光，其偏振方向如图1所示，平行于纸面，采用两端带箭头的竖虚线标示。透镜组件300设置在激光雷达芯片100和光束引导装置400之间

在一些实施例中，如图1所示，激光雷达1000还包括偏振传输分束装置500，偏振传输分束装置500设置在所述激光雷达芯片100与所述透镜组件300之间，所述偏振传输分束装置500配置为允许反射光束中TM模式偏振光保持原方向通过使得所述反射光束中的TM模式偏振光入射至所述光发射/接收端1111；以及平移偏置反射光束中的TE模式偏振光使得所述反射光束中的TE模式偏振光入射至所述光接收端1121。

在一些实施例中，如图1所示，偏振传输分束装置500包括依次远离所述激光芯片100设置的法拉第旋光器510、半波片520以及偏振光束偏置器530。

对于任一激光传输探测通道110来说，主传输探测通道111的光发射/接收端1111沿平行于透镜组件300的光轴的方向发射探测光束，所述探测光束依次经过法拉第旋光器510、半波片520以及偏振光束偏置器530、透镜组件300、光束扫描引导装置400到达所述障碍物形成对应的反射光束。

具体地，光发射/接收端1111出射的探测光束为TE模式偏振光束，探测光束依次经过所述法拉第旋光器510及半波片520后由TE模式偏振光转换为TM模式偏振光，具体地，法拉第旋光器510对为探测光束的偏振方向执行45度偏转，半波片520亦对探测光束的偏振方向执行45度偏转。作为探测光束的TM模式偏振光保持原方向通过所述偏振光束偏置器530后依次经过所述透镜组件300、光束扫描引导装置到达所述障碍物形成所述反射光束。探测光束保持原方向通过偏振光束偏置器530后依然沿平行于透镜组件300的光轴方向传输。透镜组件300对所述探测光束执行准直并将其朝向透镜组件300的光轴偏转。探测光束具有一定的发散角度，经过透镜组件300后，探测光束准直成平行光束，并朝向透镜组件300的光轴偏转。光束扫描引导装置400随着时间调整探测光束的出射方向以实现光束扫描。

作为探测光束的TM模式偏振光遇到障碍物后形成对应的反射光束，反射光束不具有特定的偏振特性，例如为自然光，可以认为反射光束包括TE模式偏振光以及TM模式偏振光。所述反射光束沿原光路返回至所述偏振光束偏置装器530，所述反射光束中的TM模式偏振光保持原方向通过所述偏振光束偏置器530后依次经过所述半波片520及法拉第旋光器510，进而入射至所述入射至所述光发射/接收端1111，反射光束中的TE模式偏振光经过所述偏振光束偏置器530平移偏置后依次经过所述半波片520及法拉第旋光器510，进而入射至所述光接收端1121。经过偏振光束偏置装器530后的反射光束中的TM模式偏振光依次经过半波片520及法拉第旋光器510，保持偏振状态及传输方向不变。具体地，半波片520对反射光束中的TM模式偏振光的偏振方向执行45度偏转，法拉第旋光器510对为反射光束中的TM模式偏振光的偏振方向执行-45度偏转。经过偏振光束偏置装器530后的反射光束中的TE模式偏振光依次经过半波片520及法拉第旋光器510，保持偏振状态及传输方向不变。具体地，半波片520对反射光束中的TE模式偏振光的偏振方向执行45度偏转，法拉第旋光器510对为反射光束中的TE模式偏振光的偏振方向执行-45度偏转。

在一些实施例中，所述光发射/接收端1111与所述光接收端1121之间的距离基本上等于所述偏振光束偏置器530对所述反射光束中的TE模式偏振光的偏置距离d，所述偏置距离d满足以下公式：

其中，L为偏振光束偏置器的厚度，α为偏振光束偏置器对所述TE模式偏振光的偏转角度，θ为偏振光束偏置器的光轴与波矢之间的角度，n_o为TM模式偏振光在偏振光束偏置器中的折射率， n_e为TE模式偏振光在偏振光束偏置器中的折射率。如图1所示，波矢例如为水平方向，偏振光束偏置器的光轴由间断线标示。

在一些实施例中，如图1所示，所述激光雷达1000还包括激光光源200，激光光源200与所述激光雷达芯片100对接，配置为产生激光。所述激光的至少一部分作为探测光束来执行探测，例如探测障碍物的距离和/或速度。激光光源200可以通过啁啾驱动直接调制。也就是说，控制激光光源200的驱动信号可以以随时间变化的强度输入到激光光源200，使得激光光源200产生并输出扫频光束，即频率在预定范围变化的光束。在一些实施例中，激光光源200还可以包括接收调制信号的调制器，调制器可以配置为基于调制信号调制光束，使得激光光源200产生并输出扫频光束，即频率在预定范围变化的光束。激光光源200在未调制时输出的激光光束的频率是基本上恒定的，称为未调制光束的频率，例如为100~300THz，激光光源200可以在调制后实现扫频光束的输出，扫频光束的频率范围与未调制光束的频率相关。激光光源200例如是外置光源，其通过光路（例如光纤）引入至激光雷达芯片100中。

图3为本发明提供的FWCW扫频方式的发射光束与接收光束的波形图。如图3所示，多通道激光雷达发射的发射光束的扫频光信号采用实线表示，实线体现出射光束的频率随时间变化的曲线，扫频光信号例如为周期性的三角波信号，激光雷达接收的反射光束的反射光信号采用虚线表示，虚线体现接收到的反射光束的频率随时间变化的曲线，反射光信号亦例如为周期性的三角波信号，其与扫频光信号之间存在延时。

图3中仅示出了两个扫频测量周期，在每个扫频测量周期内，扫频光信号包括一个升频阶段和一个降频阶段，相应的，对应的反射光信号亦包括一个升频阶段和一个降频阶段。

如图3所示，横坐标表示时间，单位为μs，纵坐标表示频率，单位为GHz，发射光束的频率例如随着时间的增长由0增加至4GHz，随后由4GHz降至0，如此周期变化，相应地，接收的反射光束频率亦例如随着时间的增长由0增加至4GHz，随后由4GHz降至0，如此周期变化。

对于任一个测量点来说，所述障碍物的距离R由以下公式确定：

其中，T₀为预设扫频测量周期，f_BW为所述预设扫频带宽，f_b1为升频阶段的升频拍频，f_b2为降频阶段的降频拍频，C₀为光速。

所述障碍物的速度 v满足以下关系：

其中，C₀为光速，f_b1为升频阶段的升频拍频，f_b2为降频阶段的降频拍频，f₀为未调制光束的频率。

本说明书中各个部分采用并列和递进相结合的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

最后应说明的是：本说明书中各个实施例采用举例的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：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等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括：

其中，所述激光雷达根据所述反射光束的第一部分及第二部分测定所述障碍物的距离和/或速度；

光束扫描引导装置，设置在所述透镜组件靠近所述障碍物一侧，配置为随着时间调整来自所述光发射/接收端出射的探测光束的出射方向以实现光束扫描，

其中，所述探测光束为TE模式偏振光，所述反射光束包括TE模式偏振光以及TM模式偏振光，激光雷达还包括：

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其中，所述激光雷达芯片还包括：

接收端口，配置为接收激光；以及

3.根据权利要求2所述的激光雷达，其中，所述主传输探测通道包括：

所述辅助探测通道包括：

4.根据权利要求3所述的激光雷达，其中，所述激光雷达还包括：

5.根据权利要求1所述的激光雷达，其中，偏振传输分束装置包括依次远离所述激光雷达芯片设置的法拉第旋光器、半波片以及偏振光束偏置器，

6.根据权利要求5所述的激光雷达，其中，所述光发射/接收端与所述光接收端之间的距离基本上等于所述偏振光束偏置器对所述反射光束中的TE模式偏振光的偏置距离d，所述偏置距离d满足以下公式：其中，L为偏振光束偏置器的厚度，α为偏振光束偏置器对所述TE模式偏振光的偏转角度，θ为偏振光束偏置器的光轴与波矢之间的角度，n_o为TM模式偏振光在偏振光束偏置器中的折射率， n_e为TE模式偏振光在偏振光束偏置器中的折射率。

7.根据权利要求1所述的激光雷达，其中，所述主传输探测通道具有偏振旋转器，配置为将接收到的TM模式偏振光转换为TE模式偏振光。

8.根据权利要求1所述的激光雷达，其中，所述激光雷达还包括：

激光光源，与所述激光雷达芯片对接，配置为产生激光。