CN219871764U - 一种激光雷达发射组件及激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光雷达发射组件及激光雷达，包括沿光路方向依次设置的激光器、尾纤、准直组件；所述尾纤由中部的光纤与两端的插芯组成；所述插芯分别与激光器、准直组件相连；所述光纤为环形滤波光纤。本实用新型通过双插芯尾纤的使用，光纤纤芯直径、折射率分布精确控制，使得发射光发散角在4mrad以内，在200米距离处的光斑足够小，满足200米远激光雷达要求，提高激光雷达的分辨率。

Description

一种激光雷达发射组件及激光雷达

技术领域

本实用新型涉及激光雷达领域，尤其涉及一种激光雷达发射组件及激光雷达。

背景技术

激光雷达是一种常用的测距传感器，具有探测距离远、分辨率高、受环境干扰小等特点，广泛应用于智能机器人、无人机、无人驾驶等领域。激光雷达是未来智能辅助驾驶、无人驾驶汽车多传感器体系中必不可少的核心传感器之一。

随着目前车载激光雷达技术发展日渐成熟，为了提高探测精度及探测距离，对激光发射组件的指标要求也随之提高。目前激光雷达的发射组件发射光束光斑大，能量发散，探测灵敏度不高，探测距离近，特别是在工作距离达到150m以上，光斑有杂光和旁瓣，像点不清晰，分辨率不高，每个分辨像点之间有重影、背景光干扰问题相对较大。激光雷达很难在200m以外的高速公路上看到高度为10cm左右的物体，因此，车载激光雷达要求具有高质量光束、更远的探测距离、可靠性高的发射组件。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种激光雷达发射组件及激光雷达，具有高准直度，高光斑质量，高耦合效率等优势。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

一种激光雷达发射组件，其特征在于：包括沿光路方向依次设置的激光器、尾纤、准直组件；所述尾纤由中部的光纤与两端的插芯组成；所述插芯分别与激光器、准直组件相连；所述光纤为环形滤波光纤。

进一步的，所述激光器包括激光器底座上设置的激光器发光芯片以及用于汇聚光线的聚焦透镜。

进一步的，所述激光器的发射光耦合进尾纤。

进一步的，所述准直组件包括外封装置内设置用于对来自尾纤的光进行准直的准直透镜。

进一步的，所述准直透镜为能使输出光获得低发散角和高集中度的能量分布的非球透镜。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：1.通过双插芯尾纤的使用，光纤纤芯直径、折射率分布精确控制，使得发射光发散角在4mrad以内，在200米距离处的光斑足够小，满足200米远激光雷达要求，提高激光雷达的分辨率。

2.准直光斑无杂光和旁瓣，像点清晰，分辨率高，每个分辨像点之间无重影、无干扰。

3.消除无效光能量，使在满足激光能量安全标准的前提下，尽可能高的有效光能量，从而实现更远的激光雷达探测距离。

4.通过调节插芯与透镜的位置，使得光斑的像点圆对称，保证激光雷达的分辨像素无畸变。

5.高稳定性，满足车规要求，高低温-55℃～+105℃。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实用新型激光雷达发射组件结构示意图；

图2是本实用新型激光雷达发射组件光学原理示意图；

图3是本实用新型激光雷达发射组件中尾纤结构示意图；

图4是本实用新型激光雷达发射组件在激光雷达系统中应用示意图；

【附图标记说明】

10-激光器、11-激光器发光芯片、12-激光器底座、13-聚焦透镜、20-尾纤、21-光纤、22-插芯1、23-插芯2、30-准直组件、31-准直透镜、32-外封装置。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一，请参照图1-3所示：

本实用新型公开了一种激光雷达发射组件，包括从左往右依次设置的激光器10，尾纤20，准直组件30；所述激光器10主要包含激光器发光芯片11，激光器底座12，聚焦透镜13；所述尾纤20包含中间光纤21和两端插芯22、插芯23；所述准直组件30包含准直透镜31和外封装置32。准直透镜31固定在外封装置32内。

图1是本实用新型实施例一的激光雷达发射组件结构示意图，图2是本实用新型实施例一的激光雷达发射组件光学原理示意图。

如图1所示，激光器10发射光耦合进尾纤20，尾纤20的一端插芯22连接激光器10，另一端插芯23连接准直组件30，经尾纤20的环形滤波光纤21的输出光经准直组件30准直输出。

如图2所示，激光器10的芯片封装部分，采用高功率的激光器发光芯片11，并且对发射芯片的出光，直接进行整形，封装在密封的激光器底座12内。激光器发光芯片11发射的光束是发散光，激光器采用非球透镜耦合设计，经过聚焦透镜13后，把足够高功率的光束耦合进环形滤波光纤21中，由插芯22输入环形滤波光纤21。环形滤波光纤21的纤芯直径、折射率分布，有相应的设计要求，以实现发射光束的滤波和耦合效率；根据发射接收距离，越长的距离，用越细的纤芯直径。比如200米的探测距离，采用40～100um纤芯直径的渐变折射率光纤；滤波光纤21弯曲，实现光束快速滤波。经过尾纤20滤波的输出光，从插芯23输出，输出光束是发散光，经准直透镜31准直后，光束准直输出，光束具有低发散角和高集中度的能量分布。

如图3所示，图3是本实用新型实施例一的激光雷达发射组件中尾纤结构示意图。尾纤20包含中间滤波光纤21和两端插芯22和23；尾纤20的一端插芯22连接激光器10，另一端插芯23连接准直组件30

滤波光纤21的纤芯直径、折射率分布，有相应的设计要求，以实现发射光束的滤波和耦合效率，使得发射光发散角在4mrad以内，在200米距离处的光斑足够小，满足200米远激光雷达要求，提高激光雷达的分辨率。滤波光纤21弯曲，实现快速滤波。

如图4所示，图4是本实用新型实施例的激光雷达发射组件在激光雷达系统中应用示意图。

激光器发射组件发出的光信号脉冲，经过扫描装置扫描，将激光光信号脉冲发射至被被测物扫描，经被测物体漫反射后的光信号脉冲由反射光接收器接收，之后进行数据处理。接收器准确地测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间，雷达模块根据发送和接收信号的时间间隔的一半乘以光速即可计算出发射器与物体的距离。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种激光雷达发射组件，其特征在于：包括沿光路方向依次设置的激光器、尾纤、准直组件；所述尾纤由中部的光纤与两端的插芯组成；所述插芯分别与激光器、准直组件相连；所述光纤为环形滤波光纤。

2.根据权利要求1所述的一种激光雷达发射组件，其特征在于：所述激光器包括激光器底座上设置的激光器发光芯片以及用于汇聚光线的聚焦透镜。

3.根据权利要求1所述的一种激光雷达发射组件，其特征在于：所述激光器的发射光耦合进尾纤。

4.根据权利要求1所述的一种激光雷达发射组件，其特征在于：所述准直组件包括外封装置内设置用于对来自尾纤的光进行准直的准直透镜。

5.根据权利要求4所述的一种激光雷达发射组件，其特征在于：所述准直透镜为能使输出光获得低发散角和高集中度的能量分布的非球透镜。

6.一种激光雷达，其特征在于：包含权利要求1-5任一所述的激光雷达发射组件。