CN116679283A - 长距固态激光雷达 - Google Patents
长距固态激光雷达 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116679283A CN116679283A CN202210170006.8A CN202210170006A CN116679283A CN 116679283 A CN116679283 A CN 116679283A CN 202210170006 A CN202210170006 A CN 202210170006A CN 116679283 A CN116679283 A CN 116679283A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical
- phased array
- array
- laser
- optical phased
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 142
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 3
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002366 time-of-flight method Methods 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims 1
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 10
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明提供了一种长距固态激光雷达，包括激光器、输入连接波导、光学相控阵芯片、透镜耦合接收单元、阵列接收单元、发射信号时序处理单元以及接收信号时序处理单元；激光器用于发射激光，发射信号时序处理单元用于将激光调制成光信号；光信号通过输入连接波导输入至光学相控阵芯片；光学相控阵芯片包括无源光学相控阵和/或有源光学相控阵，光信号由光学相控阵芯片发射离散成二维排布的多束光信号；多束光信号由被测场景反射，经过透镜耦合接收单元聚焦至阵列接收单元，由接收信号时序处理单元解析得到距离。本发明通过光学相控阵芯片和阵列接收单元的配合使用，有助于降低设计制作难度和成本，有助于提高激光雷达的测远距离和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及激光雷达测距装置领域，具体地，涉及一种长距固态激光雷达。
背景技术
激光雷达是无人驾驶、安防测绘等领域必不可少的必要探测工具，通过发射激光对视场二维扫描和接收回波，信号处理单元计算出飞行时间，可以得出与目标的距离，进而实现对视场的三维成像，进而可以分辨物体、地貌等实时的三维信息。
激光雷达具有一系列独特的优势：角分辨率高、距离分辨率高、速度分辨率高、测速范围广、能获得目标的多种图像、抗干扰能力强等优点。传统的机械激光雷达是通过高速旋转的机械系统来实现扫描，其稳定性以及寿命存在一定问题。故而，摒弃机械系统的固态激光雷达被认为是最有可能颠覆机械式激光雷达的方案。
现有公开号为CN109917348B的中国专利，其公开了一种激光雷达系统，包括发射模块和扫描模块，所述发射模块和所述扫描模块沿第一光路依次设置；所述发射模块包括激光发射单元和远心透镜组；所述激光发射单元具有多个光源，用于发射多束激光束；所述远心透镜组用于将每束所述激光束分别准直为平行光束，且使多束所述平行光束沿第一光路会聚并入射至所述扫描模块；所述扫描模块用于将会聚的所述平行光束反射至三维空间，及接收并反射经待测目标反射后的回波光束。
现有公开号为CN109085558A的中国专利，其公开了一种相控阵激光雷达及其控制方法，相控阵激光雷达包括激光发射装置、起偏器及液晶相控阵。通过激光发射装置向起偏器发射激光光束，再通过起偏器将激光光束过滤成偏振光，使得进入相控阵中的光线为线偏振光，从而保证激光光束在液晶相控阵作用下能够发生偏折现象。同时，该偏振光通过液晶相控阵进行偏折并向被测物投射，从而使得该相控阵激光雷达完成对被测物的扫描。
现有公开号为CN210323367U的中国专利，其公开了一种闪光式激光雷达和控制方法，该激光雷达包括包括光源,空间光调制器SLM和传感器阵列作为接收器，其中光源产生的输出光束在发射之前被SLM反射，SLM产生不同光强度的光束照射多个照射区域，最后用传感器阵列解析不同角度的返回信号。
发明人认为现有技术中缺乏集可靠性高、探测距离远以及精度高于一体的设计，需要提供一种原理性更好、精度更高的激光雷达。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种长距固态激光雷达。
根据本发明提供的一种长距固态激光雷达,包括：激光器、输入连接波导、光学相控阵芯片、透镜耦合接收单元、阵列接收单元、发射信号时序处理单元以及接收信号时序处理单元；所述激光器用于发射激光，所述发射信号时序处理单元用于将所述激光调制成光信号；所述光信号通过所述输入连接波导输入至所述光学相控阵芯片；所述光学相控阵芯片包括无源光学相控阵和/或有源光学相控阵，所述光信号由所述光学相控阵芯片发射离散成二维排布的多束光信号；多束所述光信号由被测场景反射，经过所述透镜耦合接收单元聚焦至所述阵列接收单元，由所述接收信号时序处理单元解析得到距离。
优选地，当所述光学相控阵芯片为无源光学相控阵芯片时，所述无源光学相控阵芯片包括分光器、连接波导以及输出发射器阵列；所述光信号输入至所述分光器后，进入多路所述连接波导，再通过所述输出发射器阵列发出；任一路所述连接波导的光学长度包括相同、相差整数倍的波长以及沿阵列分布为等差数列中任一种。
优选地，当所述光学相控阵芯片为有源光学相控阵芯片时，所述有源光学相控阵芯片包括分光器、连接波导、相位调制器阵列以及输出发射器阵列；所述光信号输入至所述分光器后，进入多路所述连接波导通过所述相位调制器阵列调节控制，再通过所述输出发射器阵列发出；任一路所述连接波导和所述相位调制器共同作用所产生的等效光学长度包括相同、相差整数倍的波长以及沿阵列分布为等差数列中任一种。
优选地，通过改变所述激光器输入波长的数量和/或调制所述相位调制器，以提高探测点云的密度和数量
优选地，所述光学相控阵芯片包括二维发射阵列或一维波导型光栅阵列。
优选地，所述光学相控阵芯片的制作平台包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、硅基、III/V材料、氮化镓、氮化铝、碳化硅以及铌酸锂中任一种。
优选地，所述激光器包括单个固定波长激光器、单个可调谐波长激光器以及多个不同波长的激光器中任一种；所述激光器的波段包括紫外光到红外光波段中任一种，还包括840nm、905nm、1064nm、1310nm、1550nm以及2μm等常用波段中任一种。
优选地，所述输入连接波导包括光纤连接器或片上转接波导；当所述输入连接波导为片上转接波导时，所述激光器与所述光学相控阵芯片呈一体状态。
优选地，所述阵列接收单元包括光学探测器阵列、雪崩二极管阵列、单光子雪崩二极管阵列中任一种。
优选地，所述发射信号时序处理单元和所述接收信号时序处理单元二者构成的发射探测方法包括ToF(飞行时间法)技术和FMCW(调频连续波)技术。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过光学相控阵芯片和阵列接收单元的配合使用，有助于提高纯固态的二维方向上的测距的简易性，有助于降低光学相控阵列的设计制作难度和光束扫描装置的复杂度，有助于提高激光雷达的测远距离和稳定性，有助于降低制作成本。
2、本发明通过光学相控阵芯片可以兼容无源光学相控阵列和有源光学相控阵列，有助于降低光学相控阵芯片的设计制作难度和成本。
3、本发明通过光学相控阵芯片内的光学相控阵列，有助于调节光斑大小、角度间隔和光束数量，从而有助于提高光束质量，有助于提高激光雷达的测远距离和稳定性。
4、本发明通过波长调谐或者相位调制，可以提高激光雷达探测点云的密度和数量。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明主要体现长距固态激光雷达整体结构的示意图；
图2为本发明主要体现光学相控阵芯片为二维发射阵列时的结构示意图；
图3为本发明主要体现局部A放大的示意图；
图4为本发明主要体现光学相控阵芯片为一维波导型光栅阵列时的结构示意图；
图5为本发明主要体现局部B放大的示意图。
图中所示：
激光器1 输入连接波导2 光学相控阵芯片3
透镜耦合接收单元4 阵列接收单元5 发射信号时序处理单元6
接收信号时序处理单元7 分光器31 连接波导32
相位调制器33 输出发射器34 一维波导型光栅35
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，根据本发明提供的一种长距固态激光雷达，包括包括：激光器1、输入连接波导2、光学相控阵芯片3、透镜耦合接收单元4、阵列接收单元5、发射信号时序处理单元6以及接收信号时序处理单元7。激光器1用于发射激光，发射信号时序处理单元6用于将激光调制成光信号。光信号通过输入连接波导2输入至光学相控阵芯片3。光学相控阵芯片3包括无源光学相控阵或有源光学相控阵，光信号由光学相控阵芯片3发射离散成二维排布的多束光信号。多束光信号由被测场景反射，经过透镜耦合接收单元4聚焦至阵列接收单元5，由接收信号时序处理单元7解析得到距离。
激光器1发射出的激光由发射信号时序处理单元6调制成光信号，光信号通过输入连接波导2输入至光学相控阵芯片3，光信号再由光学相控阵芯片3发射到自由空间。按照设计需求，出射的激光离散成二维排布的多束光信号，发射到不同角度。光斑大小、角度间隔和光束数量取决于光学相控阵芯片3的设计。不同角度的光束照射到被测场景之后被反射回来，经过透镜耦合接收单元4，透镜耦合接收单元4的等效后焦面与阵列接收单元5重合，不同方向的返回光被聚焦至阵列接收单元5的不同位置，最后通过接收信号时序处理单元7解析，获得不同方向返回光的飞行时间来得到被测场景不同位置的距离。
如图2和图3所示，光学相控阵芯片3包括分光器31、连接波导32、相位调制器33阵列以及输出发射器34阵列。光学相控阵芯片3的阵列可以是一个二维发射阵列，即光信号经过分光器31之后被分成N×M路，然后再输入到一个N×M的发射阵列里。通过光学相控阵芯片3上的发射器结构，解决了传统闪光式激光雷达光源成本过高或者光束质量不高以及测距不够远的问题。光学相控阵芯片3可以等效为一个一分N×M的分束器，可将一个光源等效成N×M个光源，此处N和M与上述阵列规模N和M并不具有关联关系。光束的发射角取决于光学相控阵列的规模，在低成本的材料平台上可以做到超大规模阵列，从而实现超小发散角，提高测远距离和测量精度。
光学相控阵芯片3包括无源光学相控阵或有源光学相控阵。本实施例以无源光学相控阵芯片为例，无源光学相控阵芯片包括分光器31、连接波导32以及输出发射器34阵列。通过兼容无源光学相控阵列，可以降低传统光学相控阵激光雷达中光学相控阵芯片的设计制作难度和成本，包括但不限于调相器阵列的设计制作，材料平台的成本，光电互联成本等。
光信号输入至分光器31后，进入多路连接波导32。任一路连接波导32的光学长度包括相同、相差整数倍的波长以及沿阵列分布为等差数列中任一种。光信号到达输出发射器34阵列之前，每一路的光学相位差为0或者2π的整数倍或沿阵列分布为等差数列。光信号被发射器34阵列发射到远场，由于每一路光的相互干涉，发射光束为一个二维点阵，发射点阵的间距和数量取决于发射阵列的间距，发射点阵的光束大小取决于发射阵列的总面积。二维点阵在角度空间(θ,φ)表示为：
这里定义x方向和y方向为平行于发射阵列的两维方向，其中θ是球坐标系下投影方向为x方向的发射光束角度，φ是球坐标系下投影方向为y方向的发射光束角度，m、n均为整数，dx、dy分别是发射阵列在x方向和y方向的间距，λ是激光源的波长。
阵列接收单元5每个像素的位置(X,Y)与发射二维点阵的角度位置(θ,φ)满足以下等式描述的一一对应关系:
其中X是阵列接收单元每个像素在x方向的坐标位置，Y是阵列接收单元每个像素在y方向的坐标位置，f为透镜耦合接收单元4的等效焦距。
发明人认为，激光器1的波段不受该工作原理的限制，可以是紫外光到红外光波段中任一种，还可以是840nm、905nm、1064nm、1310nm、1550nm以及2μm等常用波段中任一种。
激光器1的数量不受该工作原理的限制，包括单个固定波长激光器、单个可调谐波长激光器以及多个不同波长的激光器中任一种。可以通过增加激光器1输入的波长的数量来提高激光雷达探测点云的密度和数量。激光器1可以通过多个单波长激光器或单个可调谐激光器产生多个输入波长。根据等式(1)，二维点阵在角度空间的位置可以通过改变激光波长进行微调。根据等式(2)，通过确保微调之后的返回光信号仍然落入阵列接收单元5对应像素的范围，可以实现阵列接收单元5每个像素探测多个由波长调节产生的不同角度的返回光信号，从而提高探测点云的密度和数量。
输入连接波导2可以是光纤连接器，此时激光器1与光学相控阵芯片3是分立的。输入连接波导2也可以是片上转接波导，此时激光器1与光学相控阵芯片3是一体的。
光学相控阵芯片3的制作平台并不受该原理的限制，包括并不限制于二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、硅基、III/V材料、氮化镓、氮化铝、碳化硅、铌酸锂以及任何可以制作光学芯片的平台。
阵列接收单元5可以是包括但不限制于光学探测器阵列、雪崩二极管阵列、单光子雪崩二极管阵列等。
发射信号时序处理单元6和接收信号时序处理单元7构成的发射探测方法包括但不限于传统的ToF(飞行时间法)技术和FMCW(调频连续波)技术等。
本发明通过结合光学相控阵列和接收器阵列实现纯固态的二维方向上的测距，简化了光学相控阵列的设计制作难度和光束扫描装置的复杂度，增加了激光雷达的测远距离和稳定性，降低了制作成本。通过光学相控阵芯片3和阵列接收单元5的配合使用，可以实现纯固态的激光测绘和测距，解决了机械式雷达、转镜式雷达以及微机电振镜(MEMS)雷达的低可靠性以及高成本的问题，提高系统的稳定性和可靠性。
变化例1
如图4和图5所示，基于上述工作原理，光学相控阵芯片3的阵列也可以是一个一维波导型光栅35阵列，即光信号经过分光器31之后被分成N路，然后再输入到N路波导型光栅里，每一个波导光栅相当于一个一维M路发射器，可以等效为N×M的二维发射阵列。
变化例2
基于上述工作原理，光学相控阵芯片3还可以为有源光学相控阵芯片，有源光学相控阵芯片包括分光器31、连接波导32、相位调制器33阵列以及输出发射器34阵列。光信号输入至分光器31后，进入多路连接波导32通过相位调制器33阵列调节控制。任一路连接波导32和相位调制器33共同作用所产生的等效光学长度包括相同、相差整数倍的波长以及沿阵列分布为等差数列中任一种。通过相位调制器33阵列控制每一路的相位以达到上述无源光学相控阵相同效果。光信号到达输出发射器34阵列之前，每一路的光学相位差为0或者2π的整数倍或沿阵列分布为等差数列。
通过调节相位调制器33阵列的相位，可以实现二维点阵在角度空间的位置微调。通过确保微调之后的返回光信号仍然落入阵列接收单元5对应像素的范围，可以实现阵列接收单元5每个像素探测多个由相位调节产生的不同角度的返回光信号，从而提高探测点云的密度和数量。
工作原理
激光器1发射出的激光由发射信号时序处理单元6调制成光信号，光信号通过输入连接波导2输入至光学相控阵芯片3，光信号再由光学相控阵芯片3发射到自由空间。按照设计需求，出射的激光离散成二维排布的多束光信号，发射到不同角度。不同角度的光束照射到被测场景之后被反射回来，经过透镜耦合接收单元4，透镜耦合接收单元4的等效后焦面与阵列接收单元5重合，不同方向的返回光被聚焦至阵列接收单元5的不同位置，最后通过接收信号时序处理单元7解析，获得不同方向返回光的飞行时间来得到被测场景不同位置的距离。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种长距固态激光雷达，其特征在于，包括：激光器(1)、输入连接波导(2)、光学相控阵芯片(3)、透镜耦合接收单元(4)、阵列接收单元(5)、发射信号时序处理单元(6)以及接收信号时序处理单元(7)；
所述激光器(1)用于发射激光；
所述发射信号时序处理单元(6)用于将所述激光调制成光信号；
所述光信号通过所述输入连接波导(2)输入至所述光学相控阵芯片(3)；
所述光学相控阵芯片(3)包括无源光学相控阵和/或有源光学相控阵，所述光信号由所述光学相控阵芯片(3)发射离散成二维排布的多束光信号；
多束所述光信号由被测场景反射，经过所述透镜耦合接收单元(4)聚焦至所述阵列接收单元(5)，由所述接收信号时序处理单元(7)解析得到距离。
2.如权利要求1所述的长距固态激光雷达，其特征在于，当所述光学相控阵芯片(3)为无源光学相控阵芯片时，所述无源光学相控阵芯片包括分光器(31)、连接波导(32)以及输出发射器(34)阵列；
所述光信号输入至所述分光器(31)后，进入多路所述连接波导(32)，再通过所述输出发射器(34)阵列发出；
任一路所述连接波导(32)的光学长度包括相同、相差整数倍的波长以及沿阵列分布为等差数列中任一种。
3.如权利要求1所述的长距固态激光雷达，其特征在于，当所述光学相控阵芯片(3)为有源光学相控阵芯片时，所述有源光学相控阵芯片包括分光器(31)、连接波导(32)、相位调制器(33)阵列以及输出发射器(34)阵列；
所述光信号输入至所述分光器(31)后，进入多路所述连接波导(32)通过所述相位调制器(33)阵列调节控制，再通过所述输出发射器(34)阵列发出；
任一路所述连接波导(32)和所述相位调制器(33)共同作用所产生的等效光学长度包括相同、相差整数倍的波长以及沿阵列分布为等差数列中任一种。
4.如权利要求3所述的长距固态激光雷达，其特征在于，通过改变所述激光器(1)输入波长的数量和/或调制所述相位调制器(33)，以提高探测点云的密度和数量。
5.如权利要求1所述的长距固态激光雷达，其特征在于，所述光学相控阵芯片(3)包括二维发射阵列或一维波导型光栅阵列。
6.如权利要求1所述的长距固态激光雷达，其特征在于，所述光学相控阵芯片(3)的制作平台包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、硅基、III/V材料、氮化镓、氮化铝、碳化硅以及铌酸锂中任一种。
7.如权利要求1所述的长距固态激光雷达，其特征在于，所述激光器(1)包括单个固定波长激光器、单个可调谐波长激光器以及多个不同波长的激光器中任一种；
所述激光器(1)的波段包括紫外光到红外光波段中任一种，还包括840nm、905nm、1064nm、1310nm、1550nm以及2μm等常用波段中任一种。
8.如权利要求1所述的长距固态激光雷达，其特征在于，所述输入连接波导(2)包括光纤连接器或片上转接波导；
当所述输入连接波导(2)为片上转接波导时，所述激光器(1)与所述光学相控阵芯片(3)呈一体状态。
9.如权利要求1所述的长距固态激光雷达，其特征在于，所述阵列接收单元(5)包括光学探测器阵列、雪崩二极管阵列、单光子雪崩二极管阵列中任一种。
10.如权利要求1所述的长距固态激光雷达，其特征在于，所述发射信号时序处理单元(6)和所述接收信号时序处理单元(7)二者构成的发射探测方法包括ToF(飞行时间法)技术和FMCW(调频连续波)技术。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210170006.8A CN116679283A (zh) | 2022-02-23 | 2022-02-23 | 长距固态激光雷达 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210170006.8A CN116679283A (zh) | 2022-02-23 | 2022-02-23 | 长距固态激光雷达 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116679283A true CN116679283A (zh) | 2023-09-01 |
Family
ID=87779729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210170006.8A Pending CN116679283A (zh) | 2022-02-23 | 2022-02-23 | 长距固态激光雷达 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116679283A (zh) |
-
2022
- 2022-02-23 CN CN202210170006.8A patent/CN116679283A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220268891A1 (en) | Lidar system | |
| US11789124B2 (en) | Ranging using a shared path optical coupler | |
| KR20210092212A (ko) | 스캐닝 라이다의 디스캔 보상 | |
| CN112147636A (zh) | 一种激光雷达及激光雷达的探测方法 | |
| US20220121080A1 (en) | Optical beam scanning based on waveguide switching and position-to-angle conversion of a lens and applications | |
| CN109444850A (zh) | 相控阵激光雷达 | |
| CN109444849A (zh) | 相控阵激光雷达 | |
| CN113030911A (zh) | 一种激光雷达系统 | |
| CN109444851A (zh) | 激光发射机构及相控阵激光雷达 | |
| KR20240015657A (ko) | 마이크로렌즈 어레이 및 일체형 포토닉 스위치 어레이를 갖는 라이다 | |
| KR20200033068A (ko) | 라이다 시스템 | |
| CN113848540A (zh) | 一种面阵色散光谱感光组件、接收端以及激光雷达系统 | |
| US20220082696A1 (en) | System and method for determining a range of a scene using fmcw lidar imaging | |
| CN112130130B (zh) | 硅光芯片以及激光雷达系统 | |
| CN209590262U (zh) | 相控阵激光雷达 | |
| CN209590264U (zh) | 相控阵激光雷达 | |
| US11977259B2 (en) | Optical transceiver arrays | |
| CN111913164A (zh) | 激光探测系统及其探测方法 | |
| CN116679283A (zh) | 长距固态激光雷达 | |
| CN209590263U (zh) | 激光发射机构及相控阵激光雷达 | |
| CN115047428A (zh) | 激光雷达 | |
| CN113848537A (zh) | 一种色散光谱感光组件、接收端及激光雷达系统 | |
| US20240103173A1 (en) | Multiplexed Light Detection and Ranging Apparatus | |
| US11892566B1 (en) | Multiplexed light detection and ranging apparatus | |
| WO2024113328A1 (zh) | 探测方法、阵列探测器、阵列发射器、探测装置及终端 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |