CN116931002A - 激光雷达及可移动设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种激光雷达及可移动设备。所述激光雷达为调频连续波激光雷达,激光雷达包括第一收发模组、第二收发模组和波分复用器,波分复用器用于接收第一收发模组出射的第一探测信号,以及用于接收第二收发模组出射的第二探测信号,并复用为合波探测信号出射,以探测目标物体,第一探测信号的波长与第二探测信号的波长不同。本申请通过设置一个波分复用器,实现了双波长的调频连续波激光雷达系统架构,解决单波长调频连续波激光雷达系统存在的解算速度慢的问题,可以减少双波长激光雷达系统架构的复杂度,第一收发模组和第二收发模组的结构相同,可以提升标准收发模组的重复性和扩展性,减少芯片和器件的研发成本。
Description
技术领域
本申请涉及激光雷达技术领域,尤其涉及一种激光雷达及可移动设备。
背景技术
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(ToF)和调频连续波(FMCW)这两种激光雷达。FMCW激光雷达采用相干接收的方式,在接收端通过回波光与本振光进行相干探测的方式,可以有效地减少外界环境光对激光雷达性能的干扰,提升激光雷达测距性能。同时,FMCW激光雷达在提供了空间坐标信息以外,还可以额外提供测速信息,因此被认为是下一代主流的激光雷达技术。
对于FMCW激光雷达而言,如果要获取距离与速度这两个信息,需要用到两段不同的扫频波形才能实现解算。例如,相关技术中,FMCW激光雷达大多采用单激光器的方案进行探测;这种方案需要利用在本振光(回波光)在时域上错开的两段波形才能实现。例如,激光器发射的激光为三角波扫频的激光信号,此时需要利用本振光上扫的部分与回波光上扫的部分的拍频信号的频率,以及本振光下扫的部分与回波光下扫的部分的拍频信号的频率,基于这两个频率才能解算出目标物体相对于FMCW激光雷达的距离与速度。然而,基于这种方式确定距离与速度的方式效率较慢。
发明内容
本申请实施例提供一种激光雷达及可移动设备,能够改善激光雷达采用单波长进行调频时解算速度慢的现状。
第一方面,本申请实施例提供了一种激光雷达,所述激光雷达为调频连续波激光雷达,激光雷达包括第一收发模组、第二收发模组和波分复用器。
第一收发模组包括第一光源模块与第一光芯片,所述第一光源模块用于生成至少一束第一光信号,所述第一光芯片包括第一波导收发模块,所述第一波导收发模块用于接收、传输并出射第一探测信号,以及用于接收与传输第一回波信号,所述第一探测信号为所述第一光信号的至少部分,所述第一回波信号由目标物体反射第一探测信号形成;
第二收发模组包括第二光源模块与第二光芯片,所述第二光源模块用于生成至少一束第二光信号,所述第二光信号与所述第一光信号的波长和扫频波形不同,所述第二光芯片包括第二波导收发模块,所述第二波导收发模块用于接收、传输并出射第二探测信号,以及用于接收与传输第二回波信号,所述第二探测信号为所述第二光信号的至少部分,所述第二回波信号由目标物体反射第二探测信号形成。
波分复用器用于接收所述第一探测信号与第二探测信号,并复用为合波探测信号出射,以探测目标物体。
在一些示例性的实施例中,所述第一波导收发模块与所述第二波导收发模块沿第一方向相对设置,所述第一方向为所述第一波导收发模块出射所述第一探测信号的方向,所述激光雷达还包括第一反射模块和第二反射模块。
第一反射模块与所述第一波导收发模块沿所述第一方向相对设置,以用于反射所述第一探测信号,以使第一探测信号沿预设方向传输,以及用于接收所述第一回波信号并反射,以使所述第一回波信号进入所述第一波导收发模块,所述预设方向与所述第一光芯片的厚度方向不垂直;以及
第二反射模块与所述第二波导收发模块沿所述第一方向相对设置,以用于反射所述第二探测信号,以使第二探测信号沿所述预设方向传输,以及用于接收所述第二回波信号并反射,以使所述第二回波信号进入所述第二波导收发模块。
所述波分复用器沿所述预设方向分别与所述第一反射模块以及所述第二反射模块相对设置。
在一些示例性的实施例中,所述第一波导收发模块包括第一发射波导与第一接收波导,所述第一发射波导沿第一方向延伸,所述第一发射波导用于传输并出射所述第一探测信号,所述第一接收波导沿所述第一方向延伸,所述第一接收波导与所述第一发射波导沿第二方向间隔设置,所述第一接收波导用于接收所述第一回波信号,所述第一方向、所述第二方向以及所述第一光芯片的厚度方向中的任意两者相互垂直。
所述第二波导收发模块包括第二发射波导与第二接收波导,所述第二发射波导沿第一方向延伸,所述第二发射波导用于传输并出射所述第二探测信号,所述第二接收波导沿第一方向延伸,所述第二接收波导与所述第二发射波导沿第二方向间隔设置,所述第二接收波导用于接收所述第二回波信号。
在一些示例性的实施例中,所述第一光芯片包括多个所述第一波导收发模块,各所述第一波导收发模块之间沿所述第二方向错开设置,所述激光雷达包括多个第一反射模块,所述第一反射模块与所述第一波导收发模块一一对应,沿所述第一方向,各所述第一反射模块之间错开设置,以使各所述第一反射模块反射的第一探测信号之间沿所述第一方向错开,所述第一光源模块用于生成多束所述第一光信号,每一所述第一波导收发模块对应一所述第一光信号。
所述第二光芯片包括多个所述第二波导收发模块,各所述第二波导收发模块之间沿所述第二方向错开设置,所述激光雷达包括多个第二反射模块,所述第二反射模块与所述第二波导收发模块一一对应,沿所述第一方向,各所述第二反射模块之间错开设置,以使各所述第二反射模块反射的第二探测信号之间沿所述第二方向错开,所述第二光源模块用于生成多束所述第二光信号,每一所述第二波导收发模块对应一所述第二光信号。
在一些示例性的实施例中,所述第一发射波导与对应的第一反射模块之间沿所述第一方向具有第一间距,各所述第一发射波导对应的第一间距相同;所述第二发射波导与对应的第二反射模块之间沿所述第二方向具有第二间距,各所述第二发射波导对应的第二间距相同。
在一些示例性的实施例中,所述第一光芯片朝向所述第二光芯片的端面为第一端面,所述第二光芯片朝向所述第二光芯片的端面为第二端面,所述第一端面与所述第二端面之间关于预设轴线呈轴对称设置,所述预设轴线为一平行于所述第二方向的直线。
在一些示例性的实施例中,所述第一光芯片朝向所述第二光芯片的端面为第一端面,所述第一端面包括多个垂直于所述第一方向的第一表面,每一第一表面对应一所述第一波导收发模块,各所述第一表面沿所述第一方向错开设置。
所述第二光芯片朝向所述第一光芯片的端面为第二端面,所述第二端面包括多个垂直于所述第一方向的第二表面,每一第二表面对应一所述第二波导收发模块,各所述第二表面沿所述第一方向错开设置;每一所述第一表面与一所述第二表面沿所述第一方向相对设置,所述第一表面与对应的所述第二表面之间具有第一距离,各所述第一表面对应的第一距离相等。
在一些示例性的实施例中,所述第一光芯片还包括第一光电探测模块,所述第一光电探测模块用于接收与所述第一探测信号对应的第一本振光以及经由所述第一接收波导输出的第一回波信号;所述第二光芯片还包括第二光电探测模块,所述第二光电探测模块用于接收与所述第二探测信号对应的第二本振光以及经由所述第二接收波导输出的第二回波信号。
在一些示例性的实施例中,所述第一光芯片还包括第一分光器,所述第一分光器用于接收所述第一光信号,并分束为至少包括所述第一探测信号与至少一束所述第一本振信号,所述第一发射波导及所述第一光电探测模块均与所述第一分光器连接;所述第二光芯片还包括第二分光器,所述第二分光器用于接收所述第二光信号,并分束为至少包括所述第二探测信号与至少一束所述第二本振信号,所述第二发射波导及所述第二光电探测模块均与所述第二分光器连接。
在一些示例性的实施例中,第一收发模组还包括第一光放大模块,所述第一光放大模块设于所述第一光源模块与所述第一光芯片之间,所述第一光放大模块用于接收并放大所述第一光信号,以使放大后的第一光信号进入所述第一光芯片;第二收发模组还包括第二光放大模块,所述第二光放大模块设于所述第二光源模块与所述第二光芯片之间,所述第二光放大模块用于接收并放大所述第二光信号,以使放大后的第二光信号进入所述光芯片。
在一些示例性的实施例中,所述第一光源模块包括第一激光器与第一分光单元,所述第一激光器用于生成第一光束,所述第一分光单元用于接收所述第一光束,并分束为多束所述第一光信号;所述第二光源模块包括第二激光器与第二分光单元,所述第二激光器用于生成第二光束,所述第二分光单元用于接收所述第二光束,并分束为多束所述第二光信号。
第二方面,本申请实施例提供一种可移动设备,包括可移动的基体以及如上所述的激光雷达,所述激光雷达安装于所述基体。
基于本申请实施例的激光雷达及可移动设备,通过采用第一收发模组和第二收发模组发射两种不同波长及扫频波形的探测信号,并通过设置一个波分复用器,实现了双波长的调频连续波激光雷达系统架构,解决单波长调频连续波激光雷达系统存在的解算速度慢的问题。并且只需使用一个波分复用器,就能够同时实现双波长的复用和解复用,可以减少系统架构的复杂度,第一收发模组和第二收发模组的结构可以相同,可以提升标准收发模组的重复性和扩展性,减少芯片和器件的研发成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,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,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,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。
图1为本申请一种实施例的激光雷达的系统架构图;
图2为本申请一种实施例的第一光芯片与第二光芯片在第一方向相对设置的俯视结构示意图;
图3为本申请一种实施例的第一收发模组的架构图;
图4为本申请一种实施例的第二收发模组的架构图;
图5为本申请一种实施例的第一光芯片与第二光芯片对应波分复用器的侧视结构示意图;
图6为本申请一种实施例的第一收发模组具有多组第一波导收发模块的架构图;
图7本申请一种实施例的多组第一表面与第二表面之间的间距相等时第一光芯片与第二光芯片的俯视结构示意图;
图8为本申请一种实施例的可移动设备的结构示意图。
附图标记:
1、可移动设备;10、基体;20、激光雷达;
101、第一收发模组;102、第一反射模块;201、第二收发模组;202、第二反射模块;
100、第一光源模块;110、第一激光器;120、第一透镜;130、第一隔离器;140、第一分光单元;
200、第一光芯片;210、第一波导收发模块;211、第一发射波导;2111、第一发射端面;212、第一接收波导;2121、第一接收端面;231、第一端面;2311、第一表面;240、第一光电探测模块;241、第一光混频器;242、第一平衡光电探测器;250、第一模斑转换器;260、第一分光器;270、第一光源非线性校准光路;371、第一耦合器;372、第一校准平衡探测器;373、光延迟线;280、第三分光器;
300、第一光放大模块;310、第一透镜组;320、第一光放大器;330、第二透镜组;
400、第二光源模块;410、第二激光器;420、第二透镜;430、第二隔离器;440、第二分光单元;
600、第二光放大模块;620、第三透镜组;630、第二光放大器;640、第四透镜组;
500、第二光芯片;510、第二波导收发模块;511、第二发射波导;5111、第二发射端面;512、第二接收波导;5121、第二接收端面;531、第二端面;5311、第二表面; 540、第二光电探测模块;541、第二光混频器;542、第二平衡光电探测器;550、第二模斑转换器;560、第二分光器;570、第二光源非线性校准光路;
301、波分复用器;302、扫描模组;303、收发镜头;
A、第一方向;B、第二方向;C、预设方向;H、预设轴线。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请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申请,并不用于限定本申请。
发明人发现,通常的调频连续波激光雷达采用单波长进行调频,需要利用该单个波长的扫频信号的上下扫频所对应的拍频信号进行距离与速度的解算,即需要两个半扫频周期来实现,存在解算速度慢的问题。基于此,寻找一个可行性较强的调频连续波系统架构方案,以提高解算速度是目前研究的重点。
本申请实施例提供一种激光雷达,该激光雷达为调频连续波激光雷达。如图1所示,为本申请一种实施例的激光雷达20的系统架构图。
激光雷达20包括第一收发模组101、第二收发模组201和波分复用器301。第一收发模组101能够发射第一探测信号,第二收发模组201能够发射第二探测信号,第一探测信号的波长与第二探测信号的波长和扫频波形不同。波分复用器301用于接收第一探测信号和第二探测信号,并将第一探测信号和第二探测信号复用为合波探测信号出射,以探测目标物体;波分复用器301还可以用于将目标物体反射回的回波光信号分波出两种不同波长的第一回波信号和第二回波信号,并将第一回波信号投射至第一收发模组101,以及将第二回波信号投射至第二收发模组201。
如图2和图3所示,第一收发模组101包括第一光源模块100和第一光芯片200。其中,第一光源模块100用于生成至少一束第一光信号。第一光芯片200包括第一波导收发模块210,第一波导收发模块210用于接收、传输并出射第一探测信号,第一波导收发模块210还用于接收与传输第一回波信号,第一探测信号为第一光信号的至少部分,第一回波信号由目标物体反射第一探测信号形成;即第一波导收发模块210用于实现第一探测信号的发射与第一回波信号的接收。
第二收发模组201包括第二光源模块400与第二光芯片500。其中,第二光源模块400用于生成至少一束第二光信号,该第二光信号与第一光信号的波长与扫频波形均不同。第二光芯片500包括第二波导收发模块510,第二波导收发模块510用于接收、传输并出射第二探测信号,以及用于接收与传输第二回波信号,第二探测信号为第二光信号的至少部分,第二回波信号由目标物体反射第二探测信号形成;即第二波导收发模块510用于实现第二探测信号的发射与第二回波信号的接收。
如前文所述,第一光源模块100和第二光源模块400所生成第一光信号和第二光信号的波长不同,该设置旨在避免第一探测信号与第二探测信号在合波的状态下即发生相干,导致不能基于第一光信号得到相应的拍频信号,以及基于第二光信号得到相应的拍频信号。此外,第一光信号与第二光信号的扫频波形不同则有利于在同一时刻基于第一光信号对应的拍频信号的频率,与第二光信号对应的拍频信号的频率解算目标物体相对于FMCW激光雷达的距离与速度,而不必像单激光器一样需要结合时域上错开且扫频波形不同的两段扫频信号。本实施例中,在时域上的同一个扫频周期中,第一光信号是扫频波形为上下扫频的三角波扫频信号,第二光信号是扫频波形为下上扫频的三角波扫频信号,即第一光信号与第二光信号的扫频波形的相位相差180度。可以理解的是,在本申请的其他实施例中,第一光信号与第二光信号亦可以是其他形式的扫频波形,只要两者不同即可,本申请对此不作具体限定。例如,在其他的一些实施例中,第一光信号是扫频方向朝上的锯齿波扫频信号,第二光信号是扫频方向朝下的锯齿波扫频信号。又例如,第一光信号与第二光信号均是扫频波形为上下扫频的三角波扫频信号,但二者的扫频斜率大小有所不同。
本申请实施例的激光雷达20,通过采用第一收发模组101和第二收发模组201发射两种不同波长与扫频波形的探测信号,并通过设置一个波分复用器301,实现了双波长的调频连续波激光雷达20系统架构,解决单波长调频连续波激光雷达20系统存在的解算速度慢的问题。并且只需使用一个波分复用器301,就能够同时实现双波长的复用和解复用,可以减少系统架构的复杂度,第一收发模组101和第二收发模组201的结构可以相同,进而提升标准收发模组的重复性和扩展性,减少芯片和器件的研发成本。
第一收发模组101、第二收发模组201和波分复用器301可以通过封装的方式集成在一个管壳中,集成度高。第一收发模组101、第二收发模组201和波分复用器301三者可在同一个管壳内直接完成对位组装,后续无需再进行调整对位,组装方便。当然,在其他一些实施例中,第一收发模组101、第二收发模组201和波分复用器301三者也可分别安装于不同的结构件,以便配合激光雷达20的其它器件的安装需求调整三者的位置。
接下来,先以第一光源模块100生成一束第一光信号,第二光源模块400生成一束第二光信号为例,对该激光雷达20的具体结构作详细说明。
请参阅图3,本实施例中,第一光源模块100包括第一激光器110与第一隔离器130。第一激光器110用于生成第一光束,上述第一光信号即为该第一光束。第一隔离器130设于第一激光器110的光路下游,其沿第一光信号的传输方向位于第一激光器110与第一光芯片200之间,该第一隔离器130用于防止反射回来的光再次进入第一激光器110,并干扰第一激光器110的正常工作。较优地,该第一光源模块100还包括第一透镜120;第一透镜120设于第一激光器110与第一隔离器130之间,其用于接收第一激光器110生成的第一光信号,并将第一光信号进行聚焦后投射至第一隔离器130,以提升第一光信号在该处的耦合效率。
请参阅图4,相应地,第二光源模块400包括第二激光器410与第二隔离器430。第二激光器410用于生成第二光束,上述第二光信号即为该第二光束。第二隔离器430设于第二激光器410的光路下游,其沿第二光信号的传输方向位于第二激光器410与第二光芯片500之间;该第二隔离器430用于防止反射回来的光再次进入第二激光器410,并干扰第二激光器410的正常工作。较优地,该第二光源模块400还包括第二透镜420;第二透镜420设于第二激光器410与第二隔离器430之间,其用于接收第二激光器410生成的第二光信号,并将第一光信号进行聚焦后投射至第二隔离器430,以提升第一光信号在该处的耦合效率。
请继续参阅图2,第一光芯片200包括第一包层与第一波导收发模块210。第一包层为第一光芯片200的主体部分,其是第一波导收发模块210设置的基体。第一波导收发模块210嵌设于第一包层,其用于实现第一探测信号的发射与第一回波信号接收。第一波导收发模块210包括第一发射波导211和第一接收波导212。第一发射波导211沿图示第一方向A延伸,第一发射波导211用于传输并出射第一探测信号;第一接收波导212亦沿第一方向A延伸,第一接收波导212用于接收第一回波信号。第一接收波导212与第一发射波导211沿第二方向B间隔设置,第一方向A、第二方向B以及第一光芯片200的厚度方向Z中的任意两者相互垂直。本实施例中,第一波导收发模块210包括多个第一接收波导212,多个第一接收波导212沿第二方向B并排且间隔设置。多第一接收波导212的设置能够提升第一波导收发模块210的收光区域,进而提升激光雷达20的探测距离。
第二光芯片500包括第二包层与第二波导收发模块510。第二包层为第二光芯片500的主体部分,其是第二波导收发模块510设置的基体。第二波导收发模块510嵌设于第二包层,其用于实现第二探测信号的发射与第二回波信号接收。第二波导收发模块510包括第二发射波导511与第二接收波导512。第二发射波导511沿第一方向A延伸,第二发射波导511用于传输并出射第二探测信号。上述第一波导收发模块210沿第一方向A出射第一探测信号,第二波导收发模块510与第一波导收发模块210沿第一方向A相对设置,上述第二波导收发模块510亦沿第一方向A出射第二探测信号,但第一探测信号与第二探测信号的指向相反。第二接收波导512沿第一方向A延伸,第二接收波导512用于接收第二回波信号,第二接收波导512与第二发射波导511沿第二方向B间隔设置。本实施例中,第二波导收发模块510包括多个第二接收波导512,多个第二接收波导512沿第二方向B并排且间隔设置。多第二接收波导512的设置能够提升第二波导收发模块510的收光区域,进而提升激光雷达20的探测距离。
激光雷达20还包括第一反射模块102和第二反射模块202;第一反射模块102用于将第一波导收发模块210出射的第一探测信号反射至沿预设方向C投射至波分复用器301,第二反射模块202用于将第二波导收发模块510出射的第二探测信号反射至沿预设方向C投射至波分复用器301。其中,预设方向C与第一方向A呈夹角,且预设方向与第一光芯片200的厚度方向不垂直,例如,预设方向C与第一光芯片200的厚度方向Z平行。
具体地,如图2所示,第一反射模块102与第一波导收发模块210沿第一方向A相对设置,第一反射模块102用于反射经第一波导收发模块210沿第一方向A出射的第一探测信号,以使第一探测信号沿预设方向C传输,第一反射模块102还用于接收第一回波信号并反射第一回波信号,以使第一回波信号沿第一方向进入第一波导收发模块210。
第二反射模块202与第二波导收发模块510沿第一方向A相对设置,第二反射模块202用于反射经第一波导收发模块210出射的第二探测信号,以使第二探测信号沿预设方向C传输,第二反射模块202还用于接收第二回波信号并反射第二回波信号,以使第二回波信号进入第二波导收发模块510。
如图5所示,波分复用器301沿预设方向C分别与第一反射模块102以及第二反射模块202相对设置,以接收经第一反射模块102反射的第一探测信号、经第二反射模块202反射的第二探测信号,以及将第一回波信号投射至第一反射模块102、将第二回波信号投射至第二反射模块202。
本实施例中,如图3所示,第一光芯片200还包括第一光电探测模块240,第一光电探测模块240用于接收与第一探测信号对应的第一本振光以及经由第一接收波导212输出的第一回波信号。当第一波导收发模块210包括多个第一接收波导212时,第一光芯片200包括与多个第一接收波导212数量相等且一一对应的多个第一光电探测模块240。如图3所示,第一光电探测模块240包括第一光混频器241和第一平衡光电探测器242。第一光混频器241用于接收第一本振光以及经由第一接收波导212输出的第一回波信号,并混频以输出第一拍频光信号与第二拍频光信号。第一平衡光电探测器242与第一光混频器241连接,第一平衡光电探测器242用于对第一拍频光信号与第二拍频光信号进行平衡探测,并输出第一拍频信号。
第一光电探测模块240的第一光混频器241具有两输入端口,其一输入端口用于接收上述第一本振光,另一输入端口用于接收上述第一回波信号;如此,第一本振光与第一回波信号可在第一光混频器241内发生拍频,以得到两拍频光信号,即第一拍频光信号与第二拍频光信号。可选地,第一光混频器241为180度混频器,其输出的两光信号之间相位差180度。第一平衡光电探测器242与第一光混频器241的两输出端连接,其用于对上述第一拍频光信号与第二拍频光信号进行平衡探测,并输出第一拍频信号;该第一拍频信号的频率与上述第一/二拍频光信号的频率一致。可以理解的是,即使本实施例中是以第一光电探测模块240包括第一光混频器241与第一平衡光电探测器242为例进行说明,但本申请并不局限于此,只要保证第一光电探测模块240可以接收上述第一本振光与第一回波信号,并将两者混频生成的拍频光信号转化为电信号即可。例如,在本申请其他的一些实施例中,第一光电探测模块240包括光电探测器;该光电探测器用于接收上述第一本振光与第一回波信号,以使两者拍频,其还用于将上述所得的拍频光信号转化为电信号,即上述第一拍频信号。
进一步地,如图3所示,第一光芯片200还包括第一分光器260,第一分光器260用于接收第一光信号,并分束为至少包括第一探测信号与至少一束第一本振信号,第一分光器260分光出的第一本振信号与第一波导收发模块210所具有的第一接收波导212的数量相等且一一对应。第一发射波导211与第一分光器260连接以接收第一探测信号,各第一光电探测模块240与第一分光器260连接以接收其中一束第一本振信号。当第一光芯片200包括多组第一波导收发模块210时,第一光芯片200包括多个第一分光器260,多个第一分光器260与多组第一波导收发模块210数量相等且一一对应。需要说明的是,第一光电探测模块240获取第一本振光的方式实则是多样的,既可以如图3所示的实施例,通过在第一光芯片200设置第一分光器260对第一光信号分光以得到第一本振光;也可以在第一光芯片200之外即对第一光信号进行分光,以得到第一本振光与第一探测光,两光信号各自进入第一光芯片200,其中,第一本振光向第一光电探测模块传输,第一探测光则向第一发射波导传输。
更进一步地,第一光芯片200还包括第一模斑转换器250,第一模斑转换器250设于第一光放大模块300与第一分光器260之间的光路上,用于将第一光信号耦合进入第一光芯片200内部,改善模场匹配程度,减小模式失配损耗。第一模斑转换器250可以是锥形波导、悬臂梁波导或多层波导等结构。
本实施例中,如图4所示,第二光芯片500还包括第二光电探测模块540,第二光电探测模块540用于接收与第二探测信号对应的第二本振光以及经由第二接收波导512输出的第二回波信号。当第二波导收发模块510包括多个第二接收波导512时,第二光芯片500包括与多个第二接收波导512数量相等且一一对应的多个第二光电探测模块540。
第二光电探测模块540包括第二光混频器541和第二平衡光电探测器542。第二光混频器541用于接收第二本振光以及经由第二接收波导512输出的第二回波信号,并混频以输出第三拍频光信号与第四拍频光信号。第二平衡光电探测器542与第二光混频器541连接,第二平衡光电探测器542用于对第三拍频光信号与第四拍频光信号进行平衡探测。其中,第二光混频器541可为与第一光混频器241相同的光混频器,以使第二本振光与第二回波信号可在其内发生拍频,在此不对其工作原理赘述。第二平衡光电探测器542可为与第一平衡光电探测器242相同的平衡光电探测器,以接收第三拍频光信号与第四拍频光信号进行平衡探测,并输出第二拍频信号,在此不对其工作原理赘述。
进一步地,第二光芯片500还包括第二分光器560,第二分光器560用于接收第二光信号,并分束为至少包括第二探测信号与至少一束第二本振信号,第二分光器560分光出的第一本振信号与第二波导收发模块510所具有的第二接收波导512的数量相等且一一对应。第二发射波导511与第二分光器560连接,以接收第二探测信号,各第二光电探测模块540与第二分光器560连接以接收其中一束第二本振信号。当第二光芯片500包括多组第二波导收发模块510时,第二光芯片500包括多个第二分光器560,多个第二分光器560与多组第二波导收发模块510数量相等且一一对应。需要说明的是,第二光电探测模块540获取第二本振光的方式实则是多样的,既可以如图4所示的实施例,通过在第二光芯片500设置第二分光器560对第二光信号分光以得到第二本振光;也可以在第二光芯片500之外即对第二光信号进行分光,以得到第二本振光与第二探测光,两光信号各自进入第二光芯片500,其中,第二本振光向第二光电探测模块540传输,第二探测光则向第二发射波导传输。
请继续参阅图3,本实施例中,第一收发模组101还包括第一光放大模块300,第一光放大模块300设于第一光源模块100与第一光芯片200之间,第一光放大模块300用于接收并放大第一光信号,以使放大后的第一光信号进入第一光芯片200。第一光放大模块300包括第一透镜组310、第一光放大器320和第二透镜组330,第一光源模块100发射的第一光信号依次经过第一透镜组310、第一光放大器320和第二透镜组330后到达第一光芯片200。第一透镜组310用于将来自第一光源模块100的第一光信号耦合进入第一光放大器320,第一光放大器320用于对第一光信号进行放大,第二透镜组330用于对放大后的第一光信号光耦合进入第一光芯片200,并通过第一模斑转换器250进入第一光芯片200,这样可以减少传统方案中从放大模块需要通过多次耦合才能进入第一光芯片200的缺点,减少了耦合损耗,提升了发射效率。
请继续参阅图4,本实施例中,第二收发模组201还包括第二光放大模块600,第二光放大模块600设于第二光源模块400与第二光芯片500之间,第二光放大模块600用于接收并放大第二光信号,以使放大后的第二光信号进入光芯片。第二光放大模块包括第三透镜组620、第二光放大器630和第四透镜组640,第二光源模块400发射的第二光信号依次经过第三透镜组620、第二光放大器630和第四透镜组640后到达第二光芯片500。第三透镜组620用于将来自第二光源模块400的第二光信号耦合进入第二光放大器630,第二光放大器630用于对第二光信号进行放大,第四透镜组640用于对放大后的第二光信号光耦合进入第二光芯片500,并通过第二模斑转换器550进入第二光芯片500,这样可以减少传统方案中从放大模块需要通过多次耦合才能进入第二光芯片500的缺点,减少了耦合损耗,提升了发射效率。
综上所述,本申请实施例的激光雷达20通过采用第一收发模组101和第二收发模组201发射两种不同波长及扫频波形的探测信号,并通过设置一个波分复用器301,实现了双波长的调频连续波激光雷达系统架构,解决单波长调频连续波激光雷达系统存在的解算速度慢的问题。第一收发模组101和第二收发模组201的结构可以相同,可以提升标准收发模组的重复性和扩展性,减少芯片和器件的研发成本。
接下来,再以第一光源模块100生成两束以上第一光信号,第二光源模块400生成两束以上第二光信号为例,对该激光雷达20的具体结构作详细说明。
第一光芯片200包括多个第一波导收发模块210,第二光芯片500包括多个第二波导收发模块510,第一光芯片200的第一波导收发模块210的数量与第二光芯片500的第二波导收发模块510的数量相等且一一对应。可选地,第一光源模块100用于生成多束第一光信号,每一第一波导收发模块210对应一束第一光信号;第二光源模块400用于生成多束第二光信号,每一第二波导收发模块510对应一束第二光信号。
激光雷达20在进行探测时,第一光芯片200的其中一个或多个第一波导收发模块210出射第一探测信号,同样的,第二光芯片500的其中一个或多个第二波导收发模块510出射第二探测信号。每一第二探测信号对应一束第一探测信号,当多束第一探测信号和多束第二探测信号投射至波分复用器301时,波分复用器301用于将各第一探测信号与对应的一束第二探测信号复用为一束合波探测信号出射。
如图6所示,当第一光芯片200包括多个第一波导收发模块210时,各第一波导收发模块210之间沿第二方向B错开设置;相应地,激光雷达20包括多个第一反射模块102,第一反射模块102与第一波导收发模块210一一对应,沿第一方向A,各第一反射模块102之间错开设置,以使各第一反射模块102反射的第一探测信号之间沿第一方向A错开。其中,经波分复用器301解复用出的多束第一回波光之间沿第一方向A也错开,并一一对应投射至第一反射模块102,且被第一反射模块102反射后,一一对应投射至第一波导收发模块210。
这里值得一提的是,由于激光雷达20内部一般包括扫描模组302,该扫描模组302会接收并反射由第一波导收发模块210输出的第一探测信号;扫描模组302可相对于第一光芯片200转动,因此出射至激光雷达20外部的第一探测信号会形成一个探测视场。然而,也正因为扫描模组302是可动元件,目标物体反射的回波光在回到扫描模组302时,扫描模组302已经偏转了一个角度,从而使得目标物体反射回的光线落在第一光芯片200的位置不同于第一波导收发模块210原本输出第一探测信号的位置,即目标物体反射回的光斑相较于第一探测信号出射时的光斑位置具有一定的偏移。其中,偏移的距离是与探测过程中光信号的飞行时间/距离相关的,光信号的飞行时间/距离越大,偏移的距离亦越大;偏移的方向则是与扫描模组302的扫描方向相关的,由于需要使第一波导收发模块210接收到目标物体反射回的光线,因此偏移的方向是上述第二方向B,或者主要的偏移方向为上述第二方向B,以便于第一波导收发模块210能够顺利接收回波光。为便于后文说明,以下将上述效应称为激光雷达20的走离效应。
对于第一收发模组101,设置各第一反射模块102之间在第一方向A错开,经波分复用器301解复用出的多束第一回波光之间沿第一方向A错开,并一一对应投射至第一反射模块102,且被第一反射模块102反射至第一波导收发模块210,由于走离效应,被第一反射模块102反射的第一回波信号在第二方向B发生偏移,正好与多个第一波导收发模块210排列方向保持一致,使得第一波导收发模块210的第一接收波导212能够接收到第一回波信号。
当第二光芯片500包括多个第二波导收发模块510时,各第二波导收发模块510之间沿第二方向B错开设置;相应地,激光雷达20包括多个第二反射模块202,第二反射模块202与第二波导收发模块510一一对应,沿第一方向A,各第二反射模块202之间错开设置,以使各第二反射模块202反射的第二探测信号之间沿第二方向B错开。同样地,设置各第二反射模块202之间在第一方向A错开,由于走离效应,被第二反射模块202反射的第二回波信号在第二方向B发生偏移,正好与多个第二波导收发模块510排列方向保持一致,使得第二光芯片500的第二波导收发模块510能够接收到第二回波信号。
第一发射波导211与对应的第一反射模块102之间沿第一方向A具有第一间距,各第一发射波导211对应的第一间距相同,如此,各第一探测信号自第一发射波导211出射并经第一反射模块102反射后达到波分复用器301的光程能够相等。其中,第一发射波导211具有第一发射端面2111,第一探测信号经第一发射波导211的第一发射端面2111射出,第一发射端面2111垂直于第一方向A;第一间距为:第一发射端面2111沿第一方向A延伸至与第一反射模块102的交点和第一发射端面2111的距离。当第一光芯片200具有多个第一波导收发模块210时,各第一发射端面2111之间在第一方向A错开设置。
第二发射波导511与对应的第二反射模块202之间沿第二方向B具有第二间距,各第二发射波导511对应的第二间距相同。如此,各第二探测信号自第二发射波导511出射并经第二反射模块202反射后达到波分复用器301的光程能够相等。其中,第二发射波导511具有第二发射端面5111,第二探测信号经第二发射波导511的第二发射端面5111射出,第二发射端面5111垂直于第一方向A;第二间距为:第二发射端面5111沿第一方向A延伸至第二反射模块202的交点和第二发射端面5111的距离。同样地,当第二光芯片500具有多个第二波导收发模块510时,各第二发射端面5111之间在第一方向A错开设置。
激光雷达20还可包括收发镜头303,收发镜头303对应波分复用器301设置,以接收波分复用器301出射的合波探测信号,收发镜头303用于将合波探测信号准直后投射至扫描模组302,收发镜头303还用于将扫描模组302投射的由目标物体反射的合波回波信号汇聚后投射至波分复用器301。当各第一发射波导211对应的第一间距相同、各第二发射波导511对应的第二间距相同时,第一探测信号自第一发射波导211经第一反射模块102反射并经波分复用器301到达收发镜头303的光程为第一光程,各第一探测信号的第一光程相等;第二探测信号自第二发射波导511经第二反射模块202反射并经波分复用器301到达收发镜头303的光程为第二光程,各第二探测信号的第二光程相等,可选地,第一光程和第二光程均等于收发镜头303的焦距。这里需要注意的是,由于第一探测信号与第二探测信号在波分复用器301中的光程可能不同,因此,上述第一间距与第二间距可能也不同;例如,第二探测信号在波分复用器301中直通,第一探测信号需要在波分复用器301中传输一端光程再与第二探测信号一同出射,则第一间距应当小于第二间距,以使上述第一光程与第二光程相等,且均为收发镜头303的焦距。
第一光芯片200朝向第二光芯片500的端面为第一端面231,第一探测信号经第一端面231所在的平面射出第一光芯片200,第一回波信号经第一端面231所在的平面进入第一光芯片200。第二光芯片500朝向第一光芯片200的端面为第二端面531,第二探测信号经第二端面531所在的平面射出第二光芯片500,第二回波信号经第二端面531所在的平面进入第二光芯片500。如图2所示,第一端面231与第二端面531之间关于预设轴线H呈轴对称设置,预设轴线H为一平行于第二方向B的直线,如此,便于第一光芯片200、第二光芯片500和波分复用器301三者对位组装。进一步地,沿第一光芯片200的厚度方向观察,第一光芯片200与第二光芯片500关于上述预设轴线H对称设置;则第一光芯片200和第二光芯片500可以采用相同的芯片,其中一者通过翻转180度的方式使两者呈对称设置;采用相同的芯片有利于简化第一光芯片200和第二光芯片500的设计与制造,仅需设计与制造一者,在使用时镜像布置即可。
第一光芯片200包括第一包层,第一波导收发模块210嵌设于第一包层,第一包层朝向第二光芯片500的端面形成第一端面231。第二光芯片500包括第二包层,第二波导收发模块510嵌设于第二包层,第二包层朝向第一光芯片200的端面形成第二端面531。
相应地,第一光芯片200的第一端面231整体呈台阶状,其包括多个垂直于第一方向A的第一表面2311,每一第一表面2311对应一第一波导收发模块210,各第一波导收发模块210的光线经对应的第一表面2311所在的平面出入第一光芯片200。其中,各第一表面2311沿第一方向A错开设置,使第一光芯片200朝向第二光芯片500的部分呈多级台阶结构,以便满足各第一发射波导211与对应的第一反射模块102的距离需求。
其中,第一波导收发模块210的第一发射波导211的第一发射端面2111处于对应的第一表面2311所在的平面,即第一发射端面2111暴露于第一表面2311,或者,第一波导收发模块210的第一发射波导211的第一发射端面2111设于第一包层内。可选地,在第一方向A,第一表面2311与对应的第一反射模块102之间具有第三间距,各第一表面2311对应的第三间距相等,当第一发射波导211的第一发射端面2111暴露于第一表面2311时,第三间距等于第一间距。
可选地,第二光芯片500的第二端面531亦整体呈台阶状,其包括多个垂直于第一方向A的第二表面5311,每一第二表面5311对应一第二波导收发模块510,各第二波导收发模块510的光线经对应的第二表面5311所在的平面出入第二光芯片500。其中,各第二表面5311沿第一方向A错开设置,使第二光芯片500朝向第一光芯片200的部分呈多级台阶结构,同样地,便于满足各第二发射波导511与对应的第二反射模块202的距离需求。
同样的,第二波导收发模块510的第二发射波导511的第二发射端面5111可暴露于第二表面5311,或者,第二发射端面5111设于第二包层内。在第一方向A,第二表面5311与对应的第二反射模块202之间具有第四间距,各第二表面5311对应的第四间距相等,当第二发射波导511的第二发射端面5111暴露于第二表面5311时,第四间距等于第二间距。
当第一光芯片200的第一端面231包括多个第一表面2311,第二光芯片500的第二端面531包括多个第二表面5311时,每一第一表面2311与其中一个第二表面5311沿第一方向A相对设置,且每个第一波导收发模块210与其中一个第二波导收发模块510沿第一方向A相对设置。
可选地,第一波导收发模块210与第二波导收发模块510之间关于预设轴线H呈轴对称设置,例如,如图2所示,第一波导收发模块210与第二波导收发模块510关于预设轴线H呈轴对称设置,第一波导收发模块210与第二波导收发模块510收发光线的方向垂直于预设轴线H或与预设轴线H呈锐角。进一步地,第一光芯片200的第一端面231与第二光芯片500的第二端面531关于预设轴线H呈轴对称设置。
可选地,如图7所示,第一光芯片200每一第一表面2311与第二光芯片500一第二表面5311沿第一方向A相对设置,第一表面2311与对应的第二表面5311之间具有第一距离,且各第一表面2311对应的第一距离相等,例如,第一光芯片200包括两个第一波导收发模块210,第二光芯片500包括两个第二波导收发模块510,对应地,第一光芯片200具有两个第一表面2311,第二光芯片500具有两个第二表面5311,两个第一表面2311与两个第二表面5311一一对应,在第一方向A相对的其中一组第一表面2311与第二表面5311之间具有第一距离,在第一方向A相对的另一组第一表面2311与第二表面5311之间也具有第一距离,且这两间距相等。如此,使得第一光芯片200与第二光芯片500在第一方向A能够形成彼此嵌套的结构,有助于减小第一光芯片200与第二光芯片500在第一方向A占用的空间,进而有助于缩小激光雷达20的体积。
波分复用器301用于接收在第一方向A上相对设置的其中一组第一波导收发模块210和第二波导收发模块510出射的光线,波分复用器301还用于将解复用出的第一回波信号和第二回波信号一一对应投射至在第一方向A上相对设置的其中一组第一波导收发模块210和第二波导收发模块510。
第一波导收发模块210的第一接收波导212具有第一接收端面2121,第一回波信号经第一接收端面2121进入第一接收波导212,可选地,第一发射端面2111与第一接收端面2121处于垂直于第一方向A的同一平面,第一接收端面2121在第一方向A至第一反射模块102的距离等于第一间距。第二波导收发模块510的第二接收波导512具有第二接收端面5121,第二回波信号经第二接收端面5121进入第二接收波导512,可选地,第二发射端面5111与第二接收端面5121处于垂直于第一方向A的同一平面,第二接收端面5121在第一方向A至第二反射模块202的距离等于第二间距。
如图2所示,第一反射模块102和第二反射模块202可以为任何能够实现上述反射方式的物体。例如,在一些实施例中,第一反射模块102包括设有反射斜面的棱柱状的主体部,以及镀在该反射斜面的反射膜,第一反射模块102通过镜面反射的方式在第一反射模块102之外实现反射;各第一反射模块102之间可以各自分立设置,也可以是一体式结构,本申请在此不作限定。当然,在本申请的其他实施例中,第一反射模块102还可以通过介质全反射的方式实现反射。第二反射模块202的设置方式可以参照上述第一反射模块102,在此不赘述。至于对应的第一反射模块102与第二反射模块202之间,两者也可以是各自分离设置或为一体式结构;一体式结构的方式有利于简化第一反射模块102与第二反射模块202的装配工艺。
当第一光芯片200包括多组第一波导收发模块210时,第一光芯片200包括多个第一模斑转换器250,多个第一模斑转换器250与多个第一分光器260的数量相等且一一对应,第一收发模组101包括多组第一光放大模块300,多组第一光放大模块300与多个第一模斑转换器250的数量相等且一一对应。
如图3所示,第一光源模块100还包括第一分光单元140,第一分光单元140用于接收第一激光器110生成的第一光束,并分束为多束第一光信号,多束第一光信号与第一光芯片200具有的第一波导收发模块210的数量相等且一一对应。其中,第一激光器110生成的第一光束到达第一分光单元140,第一分光单元140将第一光束分束为多束第一光信号,各第一光信号经第一光放大模块300放大后到达对应的第一模斑转换器250,经过第一模斑转换器250的第一光信号进入对应的第一分光器260,第一分光器260将第一光信号分光出第一探测信号和第一本振信号,第一探测信号进入第一发射波导211,第一本振信号进入第一光电探测模块240。
其中一个第一分光器260还用于将第一光信号分出第一校准光,第一光芯片200还包括第一光源非线性校准光路270和第三分光器280,第三分光器280与其中一个第一分光器260连接并接收第一校准光,第三分光器280将第一校准光传输至第一光源非线性校准光路270,以对第一光源模块100发射的第一光信号进行校准。第一光源非线性校准光路270包括第一耦合器371和第一校准平衡探测器372,第三分光器280分光出两束第一校准光,两束第一校准光的延迟不同,具体地,其中一束第一校准光进入第一耦合器371,另一束第一校准光通过光延迟线373进入第一耦合器371,经过光延迟线373的第一校准光能够被延迟,第一耦合器371用于将两束延迟不同的束第一校准光进行混频,第一校准平衡探测器372用于接收第一耦合器371输出的混频光并进行平衡探测。第一耦合器371为3dB耦合器,当然,也可采用能够实现上述光混频功能的其他第一耦合器371。使用时,可将第一校准平衡探测器372的输出信号进行进一步处理,以作为第一光源模块100校准的依据。采用本实施例提供的调频连续波激光雷达20,可实时对第一光源模块100进行校准,以便操作人员及时发现问题对其进行调整,进而保证检测结果的准确性。
第二光源模块400还包括第二分光单元440,第二分光单元440用于接收第二激光器410生成的第二光束,并分束为多束第二光信号,多束第一光信号与第一光芯片200具有的第一波导收发模块210的数量相等且一一对应。
本申请实施例的第一收发模组101的架构与第二收发模组201的架构可设置为相同,即,同样地,第二光芯片500还包括第二模斑转换器550,第二模斑转换器550设于第二光放大模块600与第二分光器560之间的光路上,第二模斑转换器550与第一模斑转换器250的功能相同,第二光放大模块600的结构和功能可与第一光放大模块300的结构和功能相同,第二光源模块400的结构和功能可与第一光源模块100的结构和功能相同,在此不再一一敷述。
其中一个第二分光器560还用于将第二光信号分出第二校准光,第二光芯片500还包括第二光源非线性校准光路570和第四分光器(图中未示出),第四分光器与其中一个第二分光器560连接并接收第二校准光,第四分光器将校准光传输至第二光源非线性校准光路570,以对第二光源模块400发射的第一光信号进行校准。
本申请实施例的激光雷达20的第一收发模组101的架构与第二收发模组201的架构采用各自独立的架构,两者各自完成光信号的发射与接收,有利于使两者能够采用相同的架构,第一收发模组101和第二收发模组201两者结合波分复用器301,实现了激光雷达20的双波长收发,有利于提升激光雷达20解算距离与速度的速率;此外,第一收发模组101的架构与第二收发模组201的架构采用各自独立的架构使得两者可以采用相同的结构,仅在布置方式上成镜像设置即可,有利于提升光芯片的互换性,减少第一收发模组101的架构与第二收发模组201内芯片和功能器件的研发成本,便于提高激光雷达20的组装效率。
值得一提的是,即使以上实施例均是以第一发射波导211和第二发射波导511沿相同方向延伸为例进行说明,但应当理解,在本申请的其他实施例中,二者也可以呈夹角设置;例如,以图2为基础,第一光芯片200与第一反射模块102顺时针旋转10度,第二光芯片500与第二反射模块202逆时针旋转10度,只要保证对应的第一探测信号与第二探测信号能够复用为合波探测信号,且各复用的合波探测信号沿第一发射波导211与第二发射波导511中的一个的延伸方向错开,进而可以使各合波探测信号能够在该方向错开,以各自形成对应的探测视场即可。
本申请实施例还提供一种可移动设备1,图8为本申请一些实施例中的可移动设备1的示意图,该可移动设备1是一种可以相对地面进行移动的设备,其包括可移动的基体10以及搭载于该基体10上的激光雷达20,该激光雷达20为上述任一实施例中的激光雷达20。
该可移动设备1包括但不限于是国际自动机工程师学会(Society of AutomotiveEngineers International,SAE International)或中国国家标准《汽车驾驶自动化分级》制定的L0-L5共六个自动驾驶技术等级的车辆,例如可以是具有如下各种功能的车辆设备或机器人设备:
(1)载人功能,如家用轿车、公共汽车等;
(2)载货功能,如普通货车、厢式货车、甩挂车、封闭货车、罐式货车、平板货车、集装厢车、自卸货车、特殊结构货车等;
(3)工具功能,如物流配送车、自动导引运输车AGV、巡逻车、起重机、吊车、挖掘机、推土机、铲车、压路机、装载机、越野工程车、装甲工程车、污水处理车、环卫车、吸尘车、洗地车、洒水车、扫地机器人、送餐机器人、导购机器人、割草机、高尔夫球车等;
(4)娱乐功能,如娱乐车、游乐场自动驾驶装置、平衡车等;
(5)特殊救援功能,如消防车、救护车、电力抢修车、工程抢险车等。
本申请对于可移动设备1的类型不做严格限定,在此不再穷举。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本申请的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种激光雷达,所述激光雷达为调频连续波激光雷达,其特征在于,包括:
第一收发模组,包括第一光源模块与第一光芯片,所述第一光源模块用于生成至少一束第一光信号,所述第一光芯片包括第一波导收发模块,所述第一波导收发模块用于接收、传输并出射第一探测信号,以及用于接收与传输第一回波信号,所述第一探测信号为所述第一光信号的至少部分,所述第一回波信号由目标物体反射第一探测信号形成;
第二收发模组,包括第二光源模块与第二光芯片,所述第二光源模块用于生成至少一束第二光信号,所述第二光信号与所述第一光信号的波长和扫频波形不同,所述第二光芯片包括第二波导收发模块,所述第二波导收发模块用于接收、传输并出射第二探测信号,以及用于接收与传输第二回波信号,所述第二探测信号为所述第二光信号的至少部分,所述第二回波信号由目标物体反射第二探测信号形成;以及
波分复用器,用于接收所述第一探测信号与第二探测信号,并复用为合波探测信号出射,以探测目标物体。
2.根据权利要求1所述的激光雷达,其特征在于,所述第一波导收发模块与所述第二波导收发模块沿第一方向相对设置,所述第一方向为所述第一波导收发模块出射所述第一探测信号的方向,所述激光雷达还包括:
第一反射模块,与所述第一波导收发模块沿所述第一方向相对设置,以用于反射所述第一探测信号,以使第一探测信号沿预设方向传输,以及用于接收所述第一回波信号并反射,以使所述第一回波信号进入所述第一波导收发模块,所述预设方向与所述第一光芯片的厚度方向不垂直;以及
第二反射模块,与所述第二波导收发模块沿所述第一方向相对设置,以用于反射所述第二探测信号,以使第二探测信号沿所述预设方向传输,以及用于接收所述第二回波信号并反射,以使所述第二回波信号进入所述第二波导收发模块;
所述波分复用器沿所述预设方向分别与所述第一反射模块以及所述第二反射模块相对设置。
3.根据权利要求2所述的激光雷达,其特征在于:
所述第一波导收发模块包括第一发射波导与第一接收波导,所述第一发射波导沿第一方向延伸,所述第一发射波导用于传输并出射所述第一探测信号,所述第一接收波导沿所述第一方向延伸,所述第一接收波导与所述第一发射波导沿第二方向间隔设置,所述第一接收波导用于接收所述第一回波信号,所述第一方向、所述第二方向以及所述第一光芯片的厚度方向中的任意两者相互垂直;
所述第二波导收发模块包括第二发射波导与第二接收波导,所述第二发射波导沿第一方向延伸,所述第二发射波导用于传输并出射所述第二探测信号,所述第二接收波导沿第一方向延伸,所述第二接收波导与所述第二发射波导沿第二方向间隔设置,所述第二接收波导用于接收所述第二回波信号。
4.根据权利要求3所述的激光雷达,其特征在于:
所述第一光芯片包括多个所述第一波导收发模块,各所述第一波导收发模块之间沿所述第二方向错开设置所述激光雷达包括多个第一反射模块,所述第一反射模块与所述第一波导收发模块一一对应,沿所述第一方向,各所述第一反射模块之间错开设置,以使各所述第一反射模块反射的第一探测信号之间沿所述第一方向错开,所述第一光源模块用于生成多束所述第一光信号,每一所述第一波导收发模块对应一所述第一光信号;
所述第二光芯片包括多个所述第二波导收发模块,各所述第二波导收发模块之间沿所述第二方向错开设置,所述激光雷达包括多个第二反射模块,所述第二反射模块与所述第二波导收发模块一一对应,沿所述第一方向,各所述第二反射模块之间错开设置,以使各所述第二反射模块反射的第二探测信号之间沿所述第二方向错开,所述第二光源模块用于生成多束所述第二光信号,每一所述第二波导收发模块对应一所述第二光信号。
5.根据权利要求4所述的激光雷达,其特征在于:
所述第一发射波导与对应的第一反射模块之间沿所述第一方向具有第一间距,各所述第一发射波导对应的第一间距相同;
所述第二发射波导与对应的第二反射模块之间沿所述第二方向具有第二间距,各所述第二发射波导对应的第二间距相同。
6.根据权利要求3所述的激光雷达,其特征在于,所述第一光芯片朝向所述第二光芯片的端面为第一端面,所述第二光芯片朝向所述第一光芯片的端面为第二端面,所述第一端面与所述第二端面之间关于预设轴线呈轴对称设置,所述预设轴线为一平行于所述第二方向的直线。
7.根据权利要求2所述的激光雷达,其特征在于:
所述第一光芯片朝向所述第二光芯片的端面为第一端面,所述第一端面包括多个垂直于所述第一方向的第一表面,每一第一表面对应一所述第一波导收发模块,各所述第一表面沿所述第一方向错开设置;
所述第二光芯片朝向所述第一光芯片的端面为第二端面,所述第二端面包括多个垂直于所述第一方向的第二表面,每一第二表面对应一所述第二波导收发模块,各所述第二表面沿所述第一方向错开设置;
每一所述第一表面与一所述第二表面沿所述第一方向相对设置,所述第一表面与对应的所述第二表面之间具有第一距离,各所述第一表面对应的第一距离相等。
8.根据权利要求3所述的激光雷达,其特征在于:
所述第一光芯片还包括第一光电探测模块,所述第一光电探测模块用于接收与所述第一探测信号对应的第一本振光以及经由所述第一接收波导输出的第一回波信号;
所述第二光芯片还包括第二光电探测模块,所述第二光电探测模块用于接收与所述第二探测信号对应的第二本振光以及经由所述第二接收波导输出的第二回波信号。
9.根据权利要求8所述的激光雷达,其特征在于:
所述第一光芯片还包括第一分光器,所述第一分光器用于接收所述第一光信号,并分束为至少包括所述第一探测信号与至少一束所述第一本振信号,所述第一发射波导及所述第一光电探测模块均与所述第一分光器连接;
所述第二光芯片还包括第二分光器,所述第二分光器用于接收所述第二光信号,并分束为至少包括所述第二探测信号与至少一束所述第二本振信号,所述第二发射波导及所述第二光电探测模块均与所述第二分光器连接。
10.根据权利要求1所述的激光雷达,其特征在于:
第一收发模组还包括第一光放大模块,所述第一光放大模块设于所述第一光源模块与所述第一光芯片之间,所述第一光放大模块用于接收并放大所述第一光信号,以使放大后的第一光信号进入所述第一光芯片;
第二收发模组还包括第二光放大模块,所述第二光放大模块设于所述第二光源模块与所述第二光芯片之间,所述第二光放大模块用于接收并放大所述第二光信号,以使放大后的第二光信号进入所述光芯片。
11.根据权利要求4所述的激光雷达,其特征在于:
所述第一光源模块包括第一激光器与第一分光单元,所述第一激光器用于生成第一光束,所述第一分光单元用于接收所述第一光束,并分束为多束所述第一光信号;
所述第二光源模块包括第二激光器与第二分光单元,所述第二激光器用于生成第二光束,所述第二分光单元用于接收所述第二光束,并分束为多束所述第二光信号。
12.一种可移动设备,其特征在于,包括可移动的基体以及如权利要求1至11中任一项所述的激光雷达,所述激光雷达安装于所述基体。
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