CN116087971A - 一种opa激光雷达 - Google Patents

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徐洋
邓永强
胡攀攀
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Abstract

本申请提供一种OPA激光雷达，包括：多波长光源模块、OPA器件、第一合束器、第一探测模块以及第一数据处理器；多波长光源模块用于提供出射激光光束，出射激光光束为具有多个不同波长的调频连续光信号。OPA器件用于接收探测光信号并发射至探测区域；以及接收探测区域内的第一回波信号。第一回波信号和参考光信号在第一合束器发生干涉，形成第一干涉信号。第一探测模块与第一合束器光连接，用于接收第一干涉信号，将第一干涉信号转化为第一电信号；第一数据处理器用于接收并根据第一电信号确定在探测区域内的探测信息。因此，在本申请中仅需要多波长光源模块一个器件即可产生多个不同中心波长的调频连续光，降低了系统的复杂度和成本。

Description

一种OPA激光雷达
技术领域
本申请属于激光雷达应用技术领域，尤其涉及一种OPA激光雷达。
背景技术
激光雷达在自动驾驶、3D打印、虚拟现实、增强现实以及智慧交通等方面得到广泛的应用。随着应用范围的推广，对激光雷达的性能参数也提出了新的要求，如需要高帧率、大视场、低成本和小体积等。针对上述要求，光学相控阵(Optical phased arrays，OPA)激光雷达应运而生，然而在OPA激光雷达中要满足高帧率、大视场的需求，高扫频帧率、大扫频范围、窄瞬时线宽的光源必不可少。但是目前应用于OPA激光雷达的光源难以满足上述要求，一般需要将多个不同波长光源所发射的激光束进行合波后作为OPA激光雷达的光源，但包括多个光源的OPA激光雷达的系统结构复杂、成本高。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种OPA激光雷达，用于解决现有OPA激光雷达需要多个光源所导致的系统复杂、成本高的问题。
本申请实施例第一方面提供一种OPA激光雷达，包括多波长光源模块，用于提供出射激光光束，所述出射激光光束为具有多个不同波长的调频连续光信号；以及将所述出射激光光束分为探测光信号和参考光信号并输出；
OPA器件，与所述多波长光源模块光学连接，用于接收所述探测光信号并发射至探测区域；以及，接收所述探测区域内的第一回波信号，其中所述第一回波信号是在所述探测区域内所述探测信号经待检测物体反射后形成的；
第一合束器，与所述多波长光源模块以及所述OPA器件分别光学连接，用于接收所述第一回波信号和所述参考光信号，所述第一回波信号和所述参考光信号在所述第一合束器发生干涉，形成第一干涉信号；
第一探测模块，与所述第一合束器光连接，用于接收所述第一干涉信号，将所述第一干涉信号转化为第一电信号；
第一数据处理器，与所述第一探测模块电连接，用于接收并根据所述第一电信号确定在所述探测区域内的探测信息。
在一实施例中，所述多波长光源模块包括发光器件和第一调制器，所述发光器件用于生成具有多个中心波长的激光信号并提供给所述第一调制器，所述第一调制器用于对接收到的所述具有多个中心波长的激光信号进行调制，以生成所述出射激光光束。
在一实施例中，所述发光器件包括第一光学频率梳生成器、基于腔内滤波的激光器、基于非线性效应的激光器中的任一项；
其中，所述光学频率梳生成器用于生成光学频率梳，所述基于腔内滤波的激光器以及所述基于非线性效应的激光器发射的光信号由多个不同中心波长的窄线宽光信号组成。
在一实施例中，所述多波长光源模块包括第二光学频率梳生成器，所述光学频率梳生成器用于直接输出所述出射激光光束。
在一实施例中，所述第一探测模块包括波分解复用器和探测器阵列；
所述波分解复用器与所述第一合束器以及所述第一探测模块分别光路连接，用于对接收到的所述干涉信号进行波长解复用处理，得到多个中心波长不同的干涉子信号；
所述探测器阵列包括多个阵列排布的第一探测器，每一分离的所述干涉子信号对应至少一个所述第一探测器。
在一实施例中，所述多波长光源模块还包括分束器，所述分束器与所述多波长光源模块、第一合束器以及所述OPA器件分别光路连接，用于将接收到的所述多波长光源发射的光信号分为所述探测光信号和所述参考光信号，并将所述探测光信号提供给所述OPA器件，以及将所述参考光信号提供给所述第一合束器。
在一实施例中，所述OPA激光雷达还包括环形器，所述环形器与所述多波长光源模块、所述第一合束器以及所述OPA器件分别光路连接，用于接收所述多波长光源模块提供的所述探测光信号并提供给所述OPA器件，以及接收所述OPA器件提供的第一回波信号并提供给所述第一合束器。
本申请实施例第二方面提供一种OPA激光雷达，包括：
第一多波长光源模块，用于提供出射激光光束；
第二多波长光源模块，用于提供参考光信号，所述出射激光光束和所述参考光信号均为具有多个波长的调频光信号，所述出射激光光束中相邻波长之间的频率的差值与所述参考光信号中的相邻波长之间的频率的差值不同；
OPA器件，与所述第一多波长光源模块连接，用于接收并发射上述出射激光光束至探测区域，以及接收所述探测区域内的第二回波信号，其中所述第二回波信号是在所述探测区域内所述出射激光光束经待检测物体反射后形成的；
第二合束器，与所述第二多波长光源模块和所述OPA器件分别光学连接，用于接收所述第二回波信号和所述参考光信号，所述第二回波信号和所述参考光信号在所述第二合束器内发生干涉，形成第二干涉信号；
第二探测模块，与所述第二合束器光连接，用于接收所述第二干涉信号，将所述第二干涉信号转化为第二电信号；
第二数据处理器，与所述第二探测模块电连接，用于根据所述第二电信号确定在所述探测区域内的探测信息。
在一实施例中，所述第一多波长光源模块和所述第二多波长光源模块均为第二光学频率梳生成器。
在一实施例中，所述第二探测模块包括1个第二探测器，所述第二探测器的频率响应范围覆盖所述第二干涉信号中的所有频率。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：OPA激光雷达包括多波长光源模块、OPA器件、第一合束器、第一探测模块以及第一数据处理器；多波长光源模块用于提供出射激光光束，出射激光光束为具有多个不同波长的调频连续光信号。OPA器件与多波长光源模块光学连接，用于接收探测光信号并发射至探测区域；以及，接收探测区域内的第一回波信号。第一合束器与多波长光源模块以及OPA器件分别光学连接，用于接收第一回波信号和参考光信号，第一回波信号和参考光信号在第一合束器发生干涉，形成第一干涉信号。第一探测模块与第一合束器光连接，用于接收第一干涉信号，将第一干涉信号转化为第一电信号；第一数据处理器与第一探测模块电连接，用于接收并根据第一电信号确定在探测区域内的探测信息。由于多波长光源模块可以直接输出不同中心波长的调频连续光信号，因此，仅需要多波长一个器件即可产生具有多个不同中心波长的光信号，该具有多个不同中心波长的光信号经OPA器件出射后的出射方向不同，可以在探测区域形成多个出射光斑，能够同时对多个位置进行探测，大大提高了激光雷达的扫频帧率和探测精度；此外，相对于现有技术中对多个光源发射的激光束进行合并的方案，采用多波长光源降低了系统的复杂度和成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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。
图1是本申请一实施例提供的OPA激光雷达的示意图；
图2是本申请实施例提供的多波长光源的光谱示意图；
图3是本申请实施例提供的多波长光源模块的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的调谐光学频率梳的示意图；
图5是本申请实施例提供的具有调频连续波特征的探测光信号和参考光信号的示意图；
图6是本申请实施例提供的干涉信号频谱的示意图；
图7是本申请另一实施例提供的OPA激光雷达的示意图；
图8是本申请实施例提供的两个多波长光源的光谱示意图；
图9是本申请实施例提供的解调多个中心波长的干涉信号原理图；
图10是本申请又一实施例提供的OPA激光雷达的示意图；
图11是本申请实施例提供的在待测距离为零时对应的干涉信号频谱的示意图；
图12是本申请实施例提供的在待测距离变化时对应的干涉信号频谱的示意图。
图13是本申请实施例提供的两个多波长光源方案中数据预处理的流程图。
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，以便透彻理解本申请实施例。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申请。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申请的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
现有的OPA激光雷达中，为了得到高扫频帧率、大扫频范围、窄瞬时线宽的光源，一般采用多个光源，然后利用波分复用器对该多个光源所发射的激光束进行合波，从而导致系统复杂以及成本较高的问题。为此，本申请提供一种OPA激光雷达，利用多波长光源模块为OPA激光雷达的提供激光出射激光光束，出射激光光束为包括多个不同中心波长的调频光信号，该具有多个不同中心波长的调频光信号经OPA器件出射后的出射方向不同，可以在探测区域形成多个出射光斑，能够同时对多个位置进行探测；因此，不用进行合波即可满足激光雷达高帧率、大视场的探测需求，降低了系统的复杂度和成本。
下面对本申请提供的OPA激光雷达进行示例性说明。
请参阅附图1，本申请一实施例提供的OPA激光雷达包括：多波长光源模块11、OPA器件13、第一合束器14、第一探测模块15以及第一数据处理器16。
多波长光源模块11用于提供出射激光光束，以及将出射激光光束分为探测光信号和参考光信号并输出，出射激光光束为具有多个不同波长的调频连续光信号，调频连续光信号可以为窄线宽的调频连续光信号。
OPA器件13与多波长光源模块11光学连接，用于接收探测光信号并发射至探测区域；OPA器件13还接收探测区域内的第一回波信号，其中第一回波信号是在探测区域内探测信号经待检测物体反射后形成的。
第一合束器14与多波长光源模块11以及OPA器件13分别光学连接，用于接收第一回波信号和参考光信号，第一回波信号和参考光信号在第一合束器发生干涉，形成第一干涉信号。
第一探测模块15与第一合束器14光连接，用于接收第一干涉信号，将第一干涉信号转化为第一电信号。
第一数据处理器16与第一探测模块15电连接，用于接收并根据第一电信号确定在探测区域内的探测信息。
其中，光连接可以是通光纤连接，也可以通过空间光路或者波导连接。在实际应用中，多波长光源模块一般不设置在光芯片上，其提供的出射激光光束可以通过光纤和输入耦合器耦合到光芯片上的OPA器件中。集成于与光芯片上的各器件之间，一般通过波导实现光路连接。
具体地，所述OPA器件包括输入耦合器、相位调制器和光学天线，通过调整OPA器件13中的相位调制器可以调整探测光信号的相位，使探测光信号射向探测区域的不同横向位置，从而实现探测光信号对探测区域的横向扫描。通过在OPA器件13的内部波导上制作光栅天线，和/或调整探测光信号的中心波长，可以使探测光信号射向不同的纵向位置，实现对探测区域的纵向扫描；当通过调整波长来实现纵向扫描时，纵向扫描范围与探测光信号的波长范围正相关，由此实现二维扫描。数据处理器16对干涉信号进行解析，确定参考光信号和经探测区域反射的反射光信号之间的差异，进而确定探测区域内的探测信息。在探测区域内的探测信息可以包括探测区域内的目标物的距离、速度和反射率等信息。
多波长光源模块11发射的激光光束为具有多个不同波长的调频连续光信号，因此仅需要多波长光源模块一个器件即可产生多个不同中心波长的窄线宽调频连续光，具有多个不同中心波长的光信号经OPA器件出射后的出射方向不同，可以在探测区域形成多个出射光斑，能够同时对纵向上的多个位置进行探测，进而实现对探测区域的二维扫描，大大提高了激光雷达的扫频帧率和探测精度，满足OPA激光雷达高帧率、大视场的探测需求，相对于对多个光源发射的激光束进行合并的方案，采用多波长光源模块减少了器件数量，降低了光路设计的复杂度，进而降低了系统的复杂度和成本。
此外，若采用单一大范围可调谐的激光器输出的光信号进行探测，为了实现对探测区域的二维扫描，需要采用各个中心波长的光信号进行逐一扫描。若探测视场较大，对应的波长扫描范围同步增加，而大范围扫描导致OPA激光雷达的扫描帧率降低，而且大范围可调谐光源的制作难度也较大。而多波长光源模块可以产生多个不同中心波长的调频连续光信号，相当于可以产生多个扫描范围较小的光信号，且不同中心波长的光信号可以同步扫描，因此，采用多波长光源模块进行探测还可以提高OPA激光雷达的测量帧率。
多波长光源的频谱结构如图2所示，每一个波长具有不同的中心频率且相互离散，每一波长的线宽较窄，可达到百kHz甚至更窄。相邻波长之间的频率间隔为固定值且可以根据需求进行设计调整。多波长光源的光谱覆盖范围可以达到百nm量级甚至倍频程，从而可以提高OPA激光雷达的测量范围。
通过多种方式、多种材料均可以得到输出不同中心波长的调频连续光信号的多波长光源模块，例如，通过调制激光器腔内损耗可以使激光器作为多波长光源模块，输出不同中心波长的光信号。通过非线性过程(例如四波混频、受激布里渊散射)对光信号进行处理，也可以得到输出多个离散中心波长的多波长光源。
在一实施例中，如图3所示，多波长光源模块11包括发光器件111和第一调制器112，发光器件111用于生成具有多个中心波长的激光信号并提供给第一调制器112，第一调制器112用于对接收到的具有多个中心波长的激光信号进行调制，以生成出射激光光束。即，本实施例中的发光器件产生的激光信号中每一中心波长对应的激光信号频率固定，为此需要通过外部调制的方式使多波长光源模块输出的激光光信号具有调频连续波的特征。其中，第一调制器112对激光信号进行调制包括对激光信号进行动态频率调整，通过调制可以使得多波长光源模块输出的光信号在保证多波长的前提下可以实现不同波长的同步频率扫描。
在一实施例中，发光器件111包括第一光学频率梳生成器、基于腔内滤波的激光器、基于非线性效应的激光器中的任一项，第一光学频率梳生成器用于生成光学频率梳，基于腔内滤波的激光器或基于非线性效应的激光器发射的光信号由多个不同中心波长的窄线宽光信号组成。
光学频率梳、基于腔内滤波的激光器、非线性的激光器发射的光信号相对于其他形式产生的包括多个中心波长的调频光信号，具有更窄的瞬时线宽，可以使OPA激光雷达对更远距离的探测区域进行探测。
其中，光学频率梳可以是微腔光学频率梳，也可以是电调制光学频率梳。微腔光学频率梳为基于硅、二氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮化铝、铌酸锂、氟化钙、砷化铝镓、磷化镓及氟化镁等材料的微环腔、微球腔、微盘腔或微柱腔方式所产生的光学频率梳。电调制光学频率梳为基于不同结构、不同材料的强度调制器、相位调制器组合所产生的光学频率梳。本实施例中，选择使用光学频率梳作为发光器件，原因是光学频率梳具有更窄的瞬时线宽，可以提高激光雷达的探测距离。
在另一实施例中，多波长光源模块包括第二光学频率梳生成器，第二光学频率梳生成器用于经过内部调制，直接输出出射激光束，出射激光束为具有调频连续波特征的光学频率梳。其中，内部调制可以是改变光学频率梳生成器产生光学频率梳过程中泵浦光的频率或波长，使输出的光学频率梳具有调频连续波的特征。其中，可以通过调节注入电流的方式调节泵浦光的频率。
如图4中的(a)所示，频率为fk的泵浦光在进行频率调谐时，其他频段(即梳齿)可以实现同步扫描，即通过调节泵浦光的频率，可以调节光学频率梳生成器输出的光信号的频率，得到具有调频连续波特征的多波长光源(如图4中的(b)所示，三个不同中心波长信号fl、fk、fm的频率随时间的变化)，从而可以使得光学频率梳生成器在输出多波长的前提下实现不同波长的同步频率扫描。
具有调频连续波特征的多波长光源模块进行探测时，对应的反射光信号和参考光信号如图5所示，反射光信号和参考光信号发生干涉后的干涉信号频率如图6所示。通过解析干涉信号，可以确定探测区域内的目标物的距离和速度。具体地，设定干涉信号中同一个调制周期内上升沿和下降沿的干涉信号频率分别为fb和fa，由此可得待测物体的距离D和移动速度v分别为：
Figure BDA0004021696270000091
其中，c表示真空中的光速，B表示调频连续波的调制带宽，T表示调频连续波的调制周期，λ1表示调频连续波的中心波长。
在一实施例中，如图1所示，OPA器件13的数量为1，OPA激光雷达还包括环形器12，环形器12与多波长光源模块11、第一合束器14以及OPA器件13分别光路连接，用于接收多波长光源模块11提供的探测光信号并提供给OPA器件13，以及接收OPA器件13提供的第一回波信号并提供给第一合束器14。即通过设置环形器，使探测光信号和反射光信号共用一个OPA器件。
在另一实施例中，OPA器件的数量为2，其中一个OPA器件与多波长光源模块11光路连接，另一个OPA器件与第一合束器14光路连接。探测光信号经过其中一个OPA器件后射向探测区域，反射光信号经另一个OPA器件后进入第一合束器14。
不同中心波长的探测光信号所对应的反射光信号在第一合束器中与参考光信号发生在时间上叠加干涉后。在一实施例中，如图7所示，第一探测模块包括波分解复用器和探测器阵列，波分解复用器与第一合束器以及第一探测模块分别光路连接，用于对接收到的干涉信号进行波长解复用处理，得到多个中心波长不同的干涉子信号。探测器阵列包括多个阵列排布的第一探测器，每一分离的干涉子信号对应至少一个第一探测器。
例如，多波长光源模块包括n个不同中心波长的探测光信号，波分解复用器在得到探测光信号对应的干涉信号后，对干涉信号进行波长解复用处理，得到中心波长不同的干涉子信号。OPA激光雷达对应包括探测器1、探测器2、...探测器n共n个探测器，n个探测器中每个探测器接收到的干涉信号是不同中心波长的干涉子信号，从而可以对各中心波长的反射光信号单独探测，进而可以对不同探测位置的探测信号进行区分，得到探测区域不同位置的探测信息，实现对探测区域各位置的准确探测。
示例性地，如图8中的(a)和图8中的(b)所示，以3路探测光信号为例，3路探测光信号的调频范围分别为f01+f1到f01+f2、f02+f1到f02+f2以及f03+f1到f03+f2，反射光信号(图8中的(a)实线)与参考光信号(图8中的(b)虚线)发生干涉后产生干涉信号(图8中的(b))，各探测器分别接收对应中心波长的干涉子信号。数据处理器分别对各干涉子信号进行解析，得到各中心波长的干涉子信号所对应的上升沿和下降沿的信号频率分别为：fa1，fb1；fa2，fb2；fa3，fb3。对于各中心波长的干涉子信号，根据上升沿和下降沿的信号频率以及公式1即可得到对应的反射光信号所对应的探测信息。
在一实施例中，多波长光源模块包括1个多波长光源，1个多波长光源发射的光信号分为探测光信号和参考光信号。如图7所示，OPA激光雷达还可以包括分束器，分束器与多波长光源模块、第一合束器以及OPA器件分别光路连接，用于将接收到的多波长光源发射的光信号分为探测光信号和参考光信号，并将探测光信号提供给OPA器件，以及将参考光信号提供给第一合束器。分束器将一个多波长光源发射的光信号分为探测光信号和参考光信号，同时可以根据OPA激光雷达的应用场景合理分配探测光信号和参考光信号的能量。
在一实施例中，如图9所示，OPA激光雷达包括第一多波长光源模块91、第二多波长光源模块92、OPA器件93、第二合束器94、第二探测模块95以及第二数据处理器96。
第一多波长光源模块91用于出射激光光束，第二多波长光源模块92用于提供参考光信号。出射激光束也为探测光信号，出射激光光束和参考光信号均为具有多个波长的调频光信号，出射激光光束中相邻波长之间的频率的差值与参考光信号中的相邻波长之间的频率的差值不同。其中，两个多波长光源的相邻中心波长之间的差异变化量与探测场景有关，例如，探测距离越远，两个多波长光源的相邻中心波长之间的差异变化量越大。
OPA器件93与第一多波长光源模块91连接，用于接收并发射上述出射激光光束至探测区域，以及接收探测区域内的第二回波信号，其中第二回波信号是在探测区域内出射激光光束经待检测物体反射后形成的。
第二合束器94与第二多波长光源模块92和OPA器件93分别光学连接，用于接收第二回波信号和参考光信号，第二回波信号和参考光信号在第二合束器94内发生干涉，形成第二干涉信号。
第二探测模块95与第二合束器84光连接，用于接收第二干涉信号，将第二干涉信号转化为第二电信号。
第二数据处理器96与第二探测模块95电连接，用于根据第二电信号确定在探测区域内的探测信息。
在一实施例中，第一多波长光源模块和第二多波长光源模块均为第二光学频率梳生成器。第二光学频率梳生成器用于经过内部调制，直接输出出射激光束，出射激光束为具有调频连续波特征的光学频率梳。
在一实施例中，OPA器件93的数量为1，OPA激光雷达还包括环形器97，环形器97与第一多波长光源模块91、第二合束器94以及OPA器件93分别光路连接，用于接收第一多波长光源模块91提供的出射激光光束并提供给OPA器件93，以及接收OPA器件93提供的第二回波信号并提供给第二合束器94。
示例性地，如图10所示，第一多波长光源模块和第二多波长光源模块的波形相似但波长离散位置不同。例如，第一多波长光源模块和第二多波长光源模块均具有多个离散波长，两个多波长光源的初始波长相同，如λ11与λ21相同，但相邻中心波长之间的频率间隔固定且不同，差值为Δf。因此从初始波长起，第一多波长光源和第二多波长光源相邻中心波长的差异依次为0，Δf，2Δf，…，nΔf。采用这种方式，可以在探测端采用频分复用的原理，即不同中心波长的干涉信号采用探测器的不同频率部分进行测量，即可实现对不同中心波长干涉信号的同步探测，仅采用一个探测器便可得到探测区域不同位置的探测信息。
例如图11所示，作为探测光信号的多波长光源的离散波长的频率分别为f01，f02，…，f0n，作为参考光信号的多波长光源的离散波长的频率分别为f01、f02+Δf，…，f0n+(n-1)Δf，实现频率调制后探测光信号的扫频范围为f0n+f1到f0n+f2，参考光信号的扫频范围为f0n+(n-1)Δf+f1到f0n+(n-1)Δf+f2。探测光信号经过探测区域反射后得到反射光信号，当待测距离为0时，反射光信号和参考光信号的干涉信号的频率分别为0，Δf，2Δf，…，(n-1)Δf。由此采用波分复用原理，不同中心波长的干涉信号采用探测器的不同频率部分进行测量，即可实现各中心波长的干涉信号的单点测量。
在一实施例中，第二探测模块95包括1个第二探测器，第二探测器的频率响应范围覆盖第二干涉信号中的所有频率，以使得通过一个第二探测器即可实现对全部干涉信号的探测。第二数据处理器96用于根据预设频段的干涉信号确定对应中心波长的探测光信号的探测信息。
例如，如图12所示，以3路探测光信号为例，3路探测光信号的频率范围分别为f01+f1到f01+f2、f02+f1到f02+f2以及f03+f1到f03+f2。通过调整各中心波长的探测光信号的待测距离或者引入速度量，得到3个不同中心波长的干涉信号，3个干涉信号的频谱分布在不同的频段。3个干涉信号对应的同一个调制周期内上升沿和下降沿的信号频率分别为fa1，fb1，Δf+fa2，Δf+fb2，2Δf+fa3，2Δf+fb3。数据解析器解析不同频段的干涉信号，根据对应的上升沿和下降沿的信号频率以及公式1，即可得到各中心波长的探测光信号所对应的探测信息。由此，无需波长解复用过程，仅需要一个探测器进行单点测试即可实现探测区域的不同位置的距离和速度的同步探测，进一步降低了OPA激光雷达的系统复杂度和成本。
在一实施例中，在借助公式1进行距离和速度解析时，需对干涉信号进行预处理，数据预处理流程如图13所示。首先根据第一多波长光源的参数、第二多波长光源的参数确定两个多波长光源相邻中心波长频率差的差值，对测量的干涉信号进行傅里叶变换，获得其上升沿、下降沿对应的频率；随后以差值Δf为基准，对干涉信号的频率进行划分，划分的频段范围依次为0-Δf，Δf-2Δf，…，(n-1)Δf-nΔf；根据划分的频段将在其内的信号频率分别减去对应频段的初始值以获取真实频率，如干涉信号的频率处于在(m-1)Δf-mΔf频段内，则需要将信号频率减(m-1)Δf以获得真实频率。在确定频段的同时，不同频段对应的中心波长或空间位置也同步确定。随后将获得的真实信号频率代入公式1可得到与之对应测量信息。如图12所示，3个干涉信号中，用于代入公式1进行计算的上升沿和下降沿的信号频率分别为fa1、fb1，fa2、fb2，fa3、fb3。
以上所述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OPA激光雷达，其特征在于，包括：
多波长光源模块，用于提供出射激光光束，所述出射激光光束为具有多个不同波长的调频连续光信号；以及将所述出射激光光束分为探测光信号和参考光信号并输出；
OPA器件，与所述多波长光源模块光学连接，用于接收所述探测光信号并发射至探测区域；以及，接收所述探测区域内的第一回波信号，其中所述第一回波信号是在所述探测区域内所述探测信号经待检测物体反射后形成的；
第一合束器，与所述多波长光源模块以及所述OPA器件分别光学连接，用于接收所述第一回波信号和所述参考光信号，所述第一回波信号和所述参考光信号在所述第一合束器发生干涉，形成第一干涉信号；
第一探测模块，与所述第一合束器光连接，用于接收所述第一干涉信号，将所述第一干涉信号转化为第一电信号；
第一数据处理器，与所述第一探测模块电连接，用于接收并根据所述第一电信号确定在所述探测区域内的探测信息。
2.根据权利要求1所述的OPA激光雷达，其特征在于，所述多波长光源模块包括发光器件和第一调制器，所述发光器件用于生成具有多个中心波长的激光信号并提供给所述第一调制器，所述第一调制器用于对接收到的所述具有多个中心波长的激光信号进行调制，以生成所述出射激光光束。
3.根据权利要求2所述的OPA激光雷达，其特征在于，所述发光器件包括第一光学频率梳生成器、基于腔内滤波的激光器、基于非线性效应的激光器中的任一项；
其中，所述光学频率梳生成器用于生成光学频率梳，所述基于腔内滤波的激光器以及所述基于非线性效应的激光器发射的光信号由多个不同中心波长的窄线宽光信号组成。
4.根据权利要求1所述的OPA激光雷达，其特征在于，所述多波长光源模块包括第二光学频率梳生成器，所述光学频率梳生成器用于直接输出所述出射激光光束。
5.根据权利要求1所述的OPA激光雷达，其特征在于，所述第一探测模块包括波分解复用器和探测器阵列；
所述波分解复用器与所述第一合束器以及所述第一探测模块分别光路连接，用于对接收到的所述干涉信号进行波长解复用处理，得到多个中心波长不同的干涉子信号；
所述探测器阵列包括多个阵列排布的第一探测器，每一分离的所述干涉子信号对应至少一个所述第一探测器。
6.根据权利要求1所述的OPA激光雷达，其特征在于，所述多波长光源模块还包括分束器，所述分束器与所述多波长光源模块、第一合束器以及所述OPA器件分别光路连接，用于将接收到的所述多波长光源发射的光信号分为所述探测光信号和所述参考光信号，并将所述探测光信号提供给所述OPA器件，以及将所述参考光信号提供给所述第一合束器。
7.根据权利要求1所述的OPA激光雷达，其特征在于，所述OPA激光雷达还包括环形器，所述环形器与所述多波长光源模块、所述第一合束器以及所述OPA器件分别光路连接，用于接收所述多波长光源模块提供的所述探测光信号并提供给所述OPA器件，以及接收所述OPA器件提供的第一回波信号并提供给所述第一合束器。
8.一种OPA激光雷达，其特征在于，包括：
第一多波长光源模块，用于提供出射激光光束；
第二多波长光源模块，用于提供参考光信号，所述出射激光光束和所述参考光信号均为具有多个波长的调频光信号，所述出射激光光束中相邻波长之间的频率的差值与所述参考光信号中的相邻波长之间的频率的差值不同；
OPA器件，与所述第一多波长光源模块连接，用于接收并发射上述出射激光光束至探测区域，以及接收所述探测区域内的第二回波信号，其中所述第二回波信号是在所述探测区域内所述出射激光光束经待检测物体反射后形成的；
第二合束器，与所述第二多波长光源模块和所述OPA器件分别光学连接，用于接收所述第二回波信号和所述参考光信号，所述第二回波信号和所述参考光信号在所述第二合束器内发生干涉，形成第二干涉信号；
第二探测模块，与所述第二合束器光连接，用于接收所述第二干涉信号，将所述第二干涉信号转化为第二电信号；
第二数据处理器，与所述第二探测模块电连接，用于根据所述第二电信号确定在所述探测区域内的探测信息。
9.根据权利要求8所述的OPA激光雷达，其特征在于，所述第一多波长光源模块和所述第二多波长光源模块均为第二光学频率梳生成器。
10.根据权利要求8所述的OPA激光雷达，其特征在于，所述第二探测模块包括1个第二探测器，所述第二探测器的频率响应范围覆盖所述第二干涉信号中的所有频率。
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