KR102565800B1 - FMCW LiDAR의 레이저 변조 주파수 선형화 제어기 - Google Patents

FMCW LiDAR의 레이저 변조 주파수 선형화 제어기 Download PDF

Info

Publication number
KR102565800B1
KR102565800B1 KR1020220029132A KR20220029132A KR102565800B1 KR 102565800 B1 KR102565800 B1 KR 102565800B1 KR 1020220029132 A KR1020220029132 A KR 1020220029132A KR 20220029132 A KR20220029132 A KR 20220029132A KR 102565800 B1 KR102565800 B1 KR 102565800B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical
signal
complex
frequency
output
Prior art date
Application number
KR1020220029132A
Other languages
English (en)
Inventor
라종필
최지은
Original Assignee
람다이노비전 주식회사
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 람다이노비전 주식회사 filed Critical 람다이노비전 주식회사
Priority to KR1020220029132A priority Critical patent/KR102565800B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102565800B1 publication Critical patent/KR102565800B1/ko

Links

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
    • G01S7/491—Details of non-pulse systems
    • G01S7/4911—Transmitters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1006—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B2006/2865—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers couplers of the 3x3 type

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 FMCW LiDAR의 레이저 변조 주파수 선형화 제어기.에 관한 기술로서, 위상동기회로와 디지털 합성기를 포함하는 선형 FMCW 신호 생성기에 있어서, 상기 위상동기회로는 복소 광 신호를 출력하는 복수 간섭계와, 상기 복소 광 신호가 입력되고 레퍼런스 주파수 신호로서 복소 주파수 신호가 입력되는 믹서를 포함하는 것이 특징이다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 고조파 신호가 원칙적으로 존재하지 않기 때문에, MZI의 출력 주파수를 매우 낮게 설계하더라도 광학 위상동기루프의 성능에 영향을 미치지 않고, 그에 따라 광학 지연소자의 길이도 짧게 구현할 수 있으므로 전체적으로 제품의 부피를 줄일 수 있고, 광집적회로로 제작도 용이한 장점이 있다.

Description

FMCW LiDAR의 레이저 변조 주파수 선형화 제어기{Linear Laser Frequency Modulation Controller For FMCW LiDAR}
본 발명은 FMCW LiDAR의 레이저 변조 주파수 선형화 제어기에 관한 기술로서, 보다 상세하게는 근사화된 주파수 변조를 엄밀한 주파수 변조가 가능한 복소 신호를 이용하여 구성함으로써 FMCW LiDAR의 주파수 선형화를 구현할 수 있는 기술에 관한 것이다.
LiDAR (Light Detection And Ranging)는 레이저를 표적에 조사하여, 표적으로부터 반사되어 검출기에 입사될 때까지의 시간을 측정하여, 표적까지의 거리를 알아내고, 이를 바탕으로 표적에 대한 3차원 영상을 획득하는 기술이다. LiDAR 기술에서 송신 신호의 변조 방식은 펄스(pulse) 방식, FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방식, FSK (Frequency Shift Keying) 방식 등이 있으며, 각각의 변조 방식에 따라 표적의 속도 및 거리를 추출하는 방법이 달라진다.
펄스 방식의 LiDAR 기술은 원거리 측정을 위해 고출력 레이저 또는 고민감도의 검출기가 필요하여 가격이 높고 눈 안전성에 영향을 줄 수 있으며, 여러 LiDAR 신호 간 상호간섭 문제가 대두될 수 있다.
그에 반해 FMCW LiDAR는 연속파 신호를 송신하면서 표적으로부터의 반사파 신호를 동시에 수신하는 LiDAR이다. 이때, FMCW LiDAR는 송신 신호와 수신 신호의 차 주파수 성분인 비트주파수를 이용하여 표적의 상대 거리 정보 및 상대 속도 정보를 추출하며, 표적신호 검출을 위해 레이저간섭계를 사용하므로 외부환경에 영향을 받지 않으면서도 비교적 간단하게 구현 가능하여 차량용 충돌방지 시스템으로서 많은 연구가 진행되어 왔다.
FMCW LiDAR의 신호대잡음비(SNR)와 그에 따른 최대측정거리 성능에 직접적으로 영향을 미치는 인자는 레이저의 주파수변조 선형성이다.
시간축에서 일정한 기울기의 주파수의 레이저를 방사하기 위한 주파수 선형화 기술로는 도 1에 도시된 광학식 위상 동기 루프(Optical Phase Locked Loop)가 사용되고 있다.
광학식 위상 동기 루프는 간섭계(100), 믹서(200), 루프 필터(400) 및 가산기(500)를 포함하여 구성된다.
간섭계(100)는 레이저(L)로부터 분리된 일부 빛을 수신하고, 광 스플리터(110)를 이용하여 빛을 2개의 경로로 분리하고 1개의 경로에 광학 지연소자(120)을 삽입하여 위상을 지연시킨 후 이들을 다시 광 컴바이너(130)를 통해 결합하여 출력한다. 이 출력광은 광 검출기(PD)에서 검출된 후 증폭기(TIA)에서 증폭된 후 믹서(200)로 입력된다.
간섭계(100)는 마하-젠더 간섭계(MZI : Mach-Zehnder Interferometer)가 사용될 수 있다. 마하-젠더 간섭계는 그 길이(τd)를 알고 있는 광학 지연소자(120)를 적용하여 일정 주파수의 출력신호를 얻는데 아래와 같이 이 신호에는 위상 잡음이 포함될 수 있다.
[수학식 1]
믹서(200)에는 간섭계(100)의 출력 신호와 디지털 합성기(DDS : Direct Digital Synthesizer)의 출력 신호가 혼합된다. 디지털 합성기(300)는 레이저의 특성을 고려하여 주파수가 선형적으로 구동되기 위한 파형을 미리 계산하여 가산기(500)에 입력하는 것을 통해 레이저를 구동하기 위한 신호를 발생시키는 것으로서, 간섭계(100)의 출력 주파수를 알고 있으므로 그에 해당하는 주파수 신호를 믹서(200)로 출력한다. 이 주파수 신호는 다음과 같다.
[수학식 2]
수학식 1과 수학식 2의 두 신호를 혼합(곱하기)하면 하기 수학식 3과 같다.
[수학식 3]
수학식 3에서 는 로 근사화할 수 있고 이는 위상 잡음 신호이고, 후단의 항목은 고조파 신호이다. 여기서 고조파 신호는 LPF(Low Pass Filter)를 적용하여 제거하거나, 레이저가 반응하지 않는 높은 주파수로 MZI 출력신호의 주파수를 채택하는 방식으로 제거 가능하고, 위상잡음 신호는 레이저의 구동전류에 피드백시켜 제거한다. 위상잡음이 제거되면 레이저의 변조주파수는 항상 선형적으로 발진한다.
그러나, 믹서의 출력신호에서 위상잡음만을 남기고 고조파를 완벽하게 제거하는 것은 현실적으로 매우 어렵다. LPF는 주파수를 기준으로 제거하는데, 위상잡음의 주파수와 고조파의 주파수가 완벽하게 분리되지 않고, 그에 따라서, 일반적으로 고조파의 주파수를 아주 높게 선정하고, 위상잡음 신호와 확실히 구분되도록 해야 하는데, 그에 따라 광학 지연소자(120)를 매우 길게 만들어야 하고, 그에 따라 부피가 매우 증가하는 단점이 발생한다.
FMCW LiDAR는 소형화, 원가절감 및 강건화를 위해 광집적회로(Photonic Integrated Circuit) 기술을 적용이 필요한데, 광집적회로 기술로 수십 m 수준의 매우 긴 광학 지연소자(120)를 형성하는 것은 어려울 뿐 아니라 비용이 많이 들고 부피가 커지며 투과율이 매우 떨어져서 광효율이 매우 낮은 문제가 있다.
FMCW LiDAR에서 위상잡음이 미치는 영향을 도 2를 통해 설명한다. 도 2는 동일한 레이저를 사용하여 표적 신호를 획득한 경우의 스펙트럼으로서, (a)는 근거리 표적에 의한 스펙트럼을 나타내고 (b)는 원거리 표적에 의한 스펙트럼을 나타낸다.
FMCW LiDAR의 표적신호처리는 FFT에 의한 주파수영역 신호처리로 이루어지는데 주파수 변환 과정에서 레이저의 위상잡음으로 인해 표적의 스펙트럼에 분산이 발생하여 표적거리를 정확하게 특정할 수 없는 문제가 발생한다. 이러한 스펙트럼 분산은 표적의 거리가 멀어질수록 큰 영향을 미치게 된다.
도2의 (a)와 같이 표적이 근거리에 위치한 경우에는 위상잡음이 존재하더라도 신호 대 잡음비가 높아 FFT에 의한 주파수 신호처리를 수행하였을 때 첨예한 비트 주파수를 얻을 수 있으나, 표적이 원거리에 위치한 경우에는 도2의 (b)와 같이 신호대 잡음비가 낮아 비트 주파수 부근의 큰 잡음에 의해 정확한 비트 주파수를 특정할 수 없는 문제점이 발생한다.
1. 일본등록특허 제6806347호 (광학적 거리 측정 장치 및 측정 방법) 2. 한국공개특허 제10-2021-0097015호 (프리즘 i/q 복조 마하젠더/마이켈슨 간섭계) 3. 한국등록특허 제2169816호 (저잡음 레이더 신호원을 제공하는 방법 및 장치)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존 근사화된 주파수 변조를 엄밀한 주파수 변조가 가능한 복소 신호를 이용하여 구성함으로써 FMCW LiDAR의 주파수 선형화를 구현할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 위상동기회로와 디지털 합성기를 포함하는 선형 FMCW 신호 생성기에 있어서, 상기 위상동기회로는 복소 광 신호를 출력하는 복수 간섭계와, 상기 복소 광 신호가 입력되고 레퍼런스 주파수 신호로서 복소 주파수 신호가 입력되는 믹서를 포함하는 것을 특징으로 하는 FMCW LiDAR의 선형 주파수 신호 생성기가 제공된다.
여기서, 상기 복소 광 신호는 제1 출력신호와 상기 제1 출력신호와 90도 위상차를 갖는 제2 출력신호이고, 상기 복소 주파수 신호는 제1 주파수 신호와 상기 제1 주파수 신호와 90도 위상차를 갖는 제2 주파수 신호일 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 복소 간섭계는 레이저에서 방사된 일부 광 신호를 입력받아 분리하는 제1 광 스플리터와, 상기 제1 광 스플리터 후단에 상호 병렬적으로 연결되는 제2 및 제3 광 스플리터와, 상기 제1 광 스플리터와 제3 광 스플리터의 광 경로 상에 삽입되는 광 지연소자와, 제3 광 스플리터에서 출력되는 광 신호의 위상을 90도 지연시키는 90도 지연기와, 제2 및 제3 광 스플리터에서 출력되는 광 신호를 결합시키는 제1 광 커플러와, 제2 광 스플리터에서 출력되는 광 신호 및 상기 90도 지연기를 통해 위상이 지연된 제3 광 스플리터의 광 신호를 결합시키는 제2 광 커플러를 포함하여 구현될 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 상기 복소 간섭계는 레이저에서 방사된 일부 광 신호를 입력받아 2개의 광 신호를 출력하는 1×2 광 커플러와, 제1 및 제2 입력단에 상기 2개의 광 신호가 입력되고 제3 입력단에는 광 신호가 차단되며, 입력된 광 신호를 결합하여 120도의 위상차를 갖는 3개의 광 신호를 출력하는 3×3 광 커플러와. 상기 1×2 광 커플러와 3×3 광 커플러의 제1 입력단 사이에 연결되는 광 지연소자를 포함하여 구현되고, 상기 3개의 광 신호를 조합 연산하여 2개의 복소 광 신호를 출력할 수 있다.
본 발명에 의하면, 고조파 신호가 원칙적으로 존재하지 않기 때문에, MZI의 출력 주파수를 매우 낮게 설계하더라도 광학 위상동기루프의 성능에 영향을 미치지 않고, 그에 따라 광학 지연소자의 길이도 짧게 구현할 수 있으므로 전체적으로 제품의 부피를 줄일 수 있고, 광집적회로로 제작도 용이한 장점이 있다.
도1은 종래 광학식 위상 동기 루프가 적용된 FMCW LiDAR의 선형 주파수 신호 생성 회로를 도시한 것이다.
도2는 종래 기술에서 위상잡음에 의한 표적의 주파수 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도3은 본 발명에 따른 FMCW LiDAR의 선형 주파수 신호 생성 회로를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 복소 간섭계의 세부 구성을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 복소 간섭계의 세부 구성을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에서 위상잡음에 의한 표적의 주파수 스펙트럼을 나타낸 것이다.
본 발명에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예 및 도면에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도3은 본 발명에 따른 FMCW LiDAR의 선형 주파수 신호 생성 회로를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 FMCW LiDAR의 선형 주파수 신호 생성 회로는 종래 기술과 달리 기존 간섭계가 2개의 복소 광 신호를 출력하는 복소 간섭계(1)로 구현되고 믹서(2)에도 레퍼런스 주파수 신호로서 복소 주파수 신호가 입력되는 것이 상이하다.
상기 복소 광 신호는 동일 위상의 제1 출력신호(xMZI,i(t))와 상기 제1 출력신호와 90도 위상차를 갖는 제2 출력신호(xMZI,q(t))의 2개의 신호이다.
[수학식 4]
그리고, 복소 주파수 신호는 위의 신호를 믹스하기 위한 레퍼런스 주파수 신호로서, 제1 주파수 신호(xRef,i(t))와 90도 위상차를 갖는 제2 주파수 신호(xRef,q(t))이다.
[수학식 5]
복소 광 신호와 복소 주파수 신호가 믹스된 신호는 다음과 같이 정의할 수 있다.
[수학식 6]
또는 복소 광 신호와 복소 주파수 신호가 믹스된 신호는 다음과 같이 정의할 수도 있고, 이 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
[수학식 7]
즉, 수학식 6 또는 수학식 7 중 어느 방식을 취하더라도 믹스 신호는 고조파 성분이 제거된 순수한 위상신호만을 얻을 수 있고, 이 위상신호는 피드백을 통해 제거하기가 용이하다.
본 발명에서는 고조파 신호가 원칙적으로 존재하지 않기 때문에, MZI의 출력 주파수를 매우 낮게 설계하더라도 광학 위상동기루프의 성능에 영향을 미치지 않고, 그에 따라 광학 지연소자의 길이도 짧게 구현할 수 있으므로 전체적으로 제품의 부피를 줄일 수 있고, 광집적회로로 제작도 용이하게 된다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 복소 간섭계의 세부 구성을 도시한 것이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 복소 간섭계(1)는 레이저에서 방사된 일부 광 신호를 입력받아 분리하는 제1 광 스플리터(10)와, 제1 광 스플리터(10)의 후단에 상호 병렬적으로 연결되는 제2 및 제3 광 스플리터(20, 40)와, 제1 광 스플리터(10)와 제3 광 스플리터(40)의 광 경로 상에 삽입되는 광 지연소자(30)와, 제3 광 스플리터(40)에서 출력되는 광 신호의 위상을 90도 지연시키는 90도 지연기(50)와, 제2 및 제3 광 스플리터(20, 40)에서 출력되는 광 신호를 결합시키는 제1 광 커플러(60)와, 제2 광 스플리터(20)에서 출력되는 광 신와 90도 지연기(50)를 통해 위상이 지연된 제3 광 스플리터(40)의 광 신호를 결합시키는 제2 광 커플러(70)를 포함하여 구성된다.
이러한 구성을 통해 제1 광 커플러(60)에서는 in-Phase 광 신호가 출력되고, 제2 광 커플러(70)에서는 90도 지연기(50)를 통해 위상이 지연되어 in-Phase 광 신호와 90도 위상차를 갖는 광 신호가 출력되어, 위에서 설명한 복소 광 신호가 생성된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 복소 간섭계의 세부 구성을 도시한 것이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 복소 간섭계(1)는 레이저에서 방사된 일부 광 신호를 입력받아 2개의 광 신호를 출력하는 1×2 광 커플러(80)와, 제1 및 제2 입력단에 1×2 광 커플러(80)에서 출력되는 2개의 광 신호가 입력되고 제3 입력단에는 광 신호가 차단되며, 입력된 광 신호를 결합하여 120도의 위상차를 갖는 3개의 광 신호를 출력하는 3×3 광 커플러(90)와, 1×2 광 커플러(80)와 3×3 광 커플러(90)의 제1 입력단 사이에 연결되는 광 지연소자(30)를 포함하여 구성된다.
3×3 광 커플러(90)의 출력 신호는 120도의 위상차를 갖는 정현파 형태이고, 이 출력신호들을 조합 연산하여 in-phase 광 신호와 90도 위상차를 갖는 Quadrature 광 신호를 얻을 수 있다.
아래에는 in-phase 광 신호와 90도 위상차를 갖는 Quadrature 광 신호를 얻기 위한 출력신호들의 조합 연산 수식이 제시되어 있다.
[수학식 8]
도 6은 본 발명에서 위상잡음에 의한 표적의 주파수 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도6을 참조하면 본 발명에 따르면 (a)와 같이 표적이 근거리에 위치한 경우뿐만 아니라 (b)와 같이 표적이 원거리에 위치하는 경우에도 상대적으로 신호 대 잡음비가 높아 FFT에 의한 주파수 신호처리를 수행하였을 때 첨예한 비트 주파수를 얻을 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
1: 복수 간섭계 2 : 믹서
3 : 루프 필터 4 : 가산기
10 : 제1 광 스플리터 20 : 제2 광 스플리터
30 : 광 지연소자 40 : 제3 광 스플리터
50 : 90도 지연기 60 : 제1 광 커플러
70 : 제2 광 커플러 80 : 1×2 광 커플러
90 : 3×3 광 커플러

Claims (4)

  1. 위상동기회로와 디지털 합성기를 포함하는 FMCW LiDAR의 레이저 변조 주파수 선형화 제어기에 있어서,
    상기 위상동기회로는,
    제1 출력신호와 상기 제1 출력신호와 90도 위상차를 갖는 제2 출력신호를 포함하는 복소 광 신호를 출력하는 복소 간섭계와, 상기 복소 광 신호와 레퍼런스 주파수 신호로서 제1 주파수 신호와 상기 제1 주파수 신호와 90도 위상차를 갖는 제2 주파수 신호를 포함하는 복소 주파수 신호가 입력되는 믹서와, 상기 믹서의 출력 신호를 저역통과 필터링하는 루프 필터와, 오프셋 전류와 사전 왜곡 신호가 가산신호로서 입력되고 루프 필터를 통과하는 신호가 감산신호로서 입력되고, 연산 결과 신호를 레이저 광원으로 인가하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 FMCW LiDAR의 레이저 변조 주파수 선형화 제어기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복소 광 신호는 제1 출력신호와 상기 제1 출력신호와 90도 위상차를 갖는 제2 출력신호이고,
    상기 복소 주파수 신호는 제1 주파수 신호와 상기 제1 주파수 신호와 90도 위상차를 갖는 제2 주파수 신호인 것을 특징으로 하는 FMCW LiDAR의 레이저 변조 주파수 선형화 제어기.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 복소 간섭계는
    레이저에서 방사된 일부 광 신호를 입력받아 분리하는 제1 광 스플리터와;
    상기 제1 광 스플리터 후단에 상호 병렬적으로 연결되는 제2 및 제3 광 스플리터와;
    상기 제1 광 스플리터와 제3 광 스플리터의 광 경로 상에 삽입되는 광 지연소자와;
    제3 광 스플리터에서 출력되는 광 신호의 위상을 90도 지연시키는 90도 지연기와;
    제2 및 제3 광 스플리터에서 출력되는 광 신호를 결합시키는 제1 광 커플러와;
    제2 광 스플리터에서 출력되는 광 신호 및 상기 90도 지연기를 통해 위상이 지연된 제3 광 스플리터의 광 신호를 결합시키는 제2 광 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 FMCW LiDAR의 레이저 변조 주파수 선형화 제어기.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 복소 간섭계는
    레이저에서 방사된 일부 광 신호를 입력받아 2개의 광 신호를 출력하는 1×2 광 커플러와;
    제1 및 제2 입력단에 상기 2개의 광 신호가 입력되고 제3 입력단에는 광 신호가 차단되며, 입력된 광 신호를 결합하여 120도의 위상차를 갖는 3개의 광 신호를 출력하는 3×3 광 커플러와;
    상기 1×2 광 커플러와 3×3 광 커플러의 제1 입력단 사이에 연결되는 광 지연소자를 포함하고,
    상기 3개의 광 신호를 조합 연산하여 2개의 복소 광 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 FMCW LiDAR의 레이저 변조 주파수 선형화 제어기.
KR1020220029132A 2022-03-08 2022-03-08 FMCW LiDAR의 레이저 변조 주파수 선형화 제어기 KR102565800B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220029132A KR102565800B1 (ko) 2022-03-08 2022-03-08 FMCW LiDAR의 레이저 변조 주파수 선형화 제어기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220029132A KR102565800B1 (ko) 2022-03-08 2022-03-08 FMCW LiDAR의 레이저 변조 주파수 선형화 제어기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102565800B1 true KR102565800B1 (ko) 2023-08-10

Family

ID=87560697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220029132A KR102565800B1 (ko) 2022-03-08 2022-03-08 FMCW LiDAR의 레이저 변조 주파수 선형화 제어기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102565800B1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080042661A (ko) * 2006-11-09 2008-05-15 한국전자통신연구원 위상조절기가 구비된 파장변환장치
KR20150032753A (ko) * 2010-12-29 2015-03-27 알까뗄 루슨트 코어 선택 광 스위치
KR102079807B1 (ko) * 2012-03-14 2020-02-20 악손옵틱스, 엘엘씨 집적 광 반사계
KR102169816B1 (ko) 2018-09-12 2020-10-26 한국과학기술원 저잡음 레이더 신호원을 제공하는 방법 및 장치
JP6806347B2 (ja) 2017-06-16 2021-01-06 国立研究開発法人産業技術総合研究所 光学的距離測定装置及び測定方法
KR20210097015A (ko) 2020-01-29 2021-08-06 이재철 프리즘 i/q 복조 마하젠더/마이켈슨 간섭계

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080042661A (ko) * 2006-11-09 2008-05-15 한국전자통신연구원 위상조절기가 구비된 파장변환장치
KR20150032753A (ko) * 2010-12-29 2015-03-27 알까뗄 루슨트 코어 선택 광 스위치
KR102079807B1 (ko) * 2012-03-14 2020-02-20 악손옵틱스, 엘엘씨 집적 광 반사계
JP6806347B2 (ja) 2017-06-16 2021-01-06 国立研究開発法人産業技術総合研究所 光学的距離測定装置及び測定方法
KR102169816B1 (ko) 2018-09-12 2020-10-26 한국과학기술원 저잡음 레이더 신호원을 제공하는 방법 및 장치
KR20210097015A (ko) 2020-01-29 2021-08-06 이재철 프리즘 i/q 복조 마하젠더/마이켈슨 간섭계

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10416292B2 (en) Direct detection LiDAR system and method with frequency modulation (FM) transmitter and quadrature receiver
WO2019060122A1 (en) DIRECT DETECTION LIDAR SYSTEM AND SYNTHETIC DOPPLER PROCESSING METHOD
CN109286124B (zh) 激光线宽压缩方法及系统
CN109613335B (zh) 一种基于循环移频的微波信号频率测量装置及方法
CN108332735B (zh) 基于外加光束干涉的谐振式光纤陀螺相干解调系统和方法
WO2022095169A1 (zh) 调频连续波激光雷达
CN108303704B (zh) 一种基于偏振调制的激光测量方法及激光雷达
CN110412538B (zh) 线性扫频激光源及激光雷达
CN104964735A (zh) 一种激光相位载波多普勒振动信号的检测系统及解调方法
WO2019116549A1 (ja) 測距装置及び制御方法
CN113281778A (zh) 一种基于光学锁相的相干激光雷达系统
CN113721202B (zh) 基于宽带频谱感知的微波光子雷达探测方法及装置
KR102565800B1 (ko) FMCW LiDAR의 레이저 변조 주파수 선형화 제어기
CN101881833A (zh) 光电测距装置
JP5334619B2 (ja) 光路長制御装置
CN115015953B (zh) 微波驱动的fmcw激光雷达探测装置及其探测方法
JP6947294B2 (ja) 測距装置及び制御方法
CN109612590B (zh) 超快光波长测量系统
WO2022124066A1 (ja) 測距装置、および測距方法、並びにプログラム
JP7325669B2 (ja) レーザレーダ装置
CN115792861A (zh) 一种实现脉冲激光多普勒雷达信号相干累加的装置及方法
US11486982B2 (en) Optical phase detector using electrical pulse that corresponds to a phase error between electrical pulses and optical pulses, and sensing system including the same
US20240201343A1 (en) Lidar system with supressed doppler frequency shift
JP2005172832A (ja) 種々の位相のコヒーレント光スペクトラムアナライザを使用したスペクトル位相の測定
CN111722244A (zh) 双折射激光自混合多普勒测速方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant