CN109061657A - 一种激光雷达的固态光源以及一种激光雷达 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及雷达装置领域，具体涉及一种激光雷达的固态光源以及一种激光雷达，所述固态光源包括三个以上光发射器和光纤，还包括至少一个光放大器，所述光发射器通过光纤熔接在光放大器上，并经过光纤、光放大器向外发射构成一夹角的光信号，所述光发射器均以固态光源为中心向不同角度发射光信号。通过不同波长的光发射器覆盖360°的扫描范围，并且可采用同步工作的方式，适用于自动驾驶和3D扫描等领域。

Description

一种激光雷达的固态光源以及一种激光雷达
技术领域
本发明涉及雷达装置领域，具体涉及一种激光雷达的固态光源以及一种激光雷达。
背景技术
雷达是以发射激光光束来探测目标的位置、速度等特征量，其工作原理是先向目标发射探测激光光束，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，例如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。
目前大部分激光雷达采用机械扫描方式，光源在发射激光的同时随着机械装置进行360度旋转。长期工作会引起机械结构的磨损，导致激光雷达使用寿命降低。
对于现有的激光雷达，若设有多个不同波长的光发射器，需要对芯片进行不同的设计，例如滤波和控制等方面，波长越多，对于芯片的要求越高，而现有技术无法满足上述要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种激光雷达的固态光源以及一种激光雷达，解决现有激光雷达需要通过机械转动的问题。
为解决该技术问题，本发明提供一种激光雷达的固态光源，所述固态光源包括三个以上光发射器和光纤，还包括至少一个光放大器，所述光发射器通过光纤熔接在光放大器上，并经过光纤、光放大器向外发射构成一夹角的光信号，所述光发射器均以固态光源为中心向不同角度发射光信号。
其中，较佳方案是：相邻发射的所述光信号重叠设置。
其中，较佳方案是：每一所述光发射器经过光纤、光放大器向外发射光信号所构成的夹角相同。
其中，较佳方案是：所述光发射器均以一圆心为中心向不同角度发射光信号。
其中，较佳方案是：所述光发射器的波长为1550±15nm。
其中，较佳方案是：所述光纤掺杂有铒元素和镱元素。
其中，较佳方案是：所述光放大器设有一个，所述光发射器均设置于光放大器上；或者，所述光放大器和光发射器的数量一致，所述光发射器分别设置在对应的光放大器上。
其中，较佳方案是：所述光发射器为种子源。
本发明还提供一种激光雷达，所述激光雷达包括如上所述的固态光源，所述激光雷达还包括光接收器和处理器，所述固态光源发射光信号，经外界物体的反射后传输至光接收器，所述光接收器将光信号发送到处理器，所述处理器根据光信号形成参数信息。
其中，较佳方案是：所述激光雷达包括一设有一环形侧面的基座，所述固态光源的每一光发射器均设置在基座的环形侧面上，并向外发射光信号。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过设计一种激光雷达的固态光源以及一种激光雷达，通过不同波长的光发射器覆盖360°的扫描范围，并且可采用同步工作的方式，适用于自动驾驶和3D扫描等领域；另外，所述光发射器的波长在1550±15nm范围内，频率高，并且具有人眼安全特性，对人眼的损伤阈值较高。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明固态光源的示意图；
图2是本发明固态光源形成360°扫描范围的示意图；
图3是本发明激光雷达的结构框图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1和图2所示，本发明提供一种激光雷达的固态光源的优选实施例。
具体地，一种激光雷达的固态光源10，所述固态光源10包括三个以上光发射器1和光纤，还包括至少一个光放大器2，所述光发射器1通过光纤熔接在光放大器2上，优选设置于光放大器2的前端，并经过光纤、光放大器2向外发射构成一夹角的光信号，所述光发射器1均以固态光源作为中心，向不同角度发射光信号，并且，优选地，所述光发射器1均以固态光源10的圆心作为起点，朝向不同角度发射光信号；或者，所述光发射器1不以同一圆心作为起点，而是以不同的点作为起点。无论何种情况，所述相邻发射的光信号均能够重叠设置，覆盖360°的扫描范围。
例如，图1的光放大器2左边为前端，右边为后端，所述光发射器1为种子源，波长在c-band范围以内，能够产生连续的脉冲光信号，所述光放大器2用于放大光信号。
其中，所述光发射器1经过光纤、光放大器向外发射光信号所构成的夹角不同，相邻发射的所述光信号重叠设置，相互交叉，也能够覆盖360°的扫描范围。
取一优选方案，参考图2，所有所述光发射器1经过光纤、光放大器向外发射光信号所构成的夹角固定不变，并且夹角相同，形成的光信号相互之间角度相同，举例而言，所述光发射器1设有四个时，所述光发射器1相互之间的角度为90度，形成的光信号相互之间呈90度；所述光发射器1设有五个时，所述光发射器1相互之间的角度为72度，形成的光信号相互之间呈72度。从而，通过不同工作波长覆盖360°的扫描范围。所述光发射器1同步工作，发射出光信号，当光信号经过光放大器2后，获得增益放大，此时光功率增加。值得一提的是所述光发射器1越多，发出的信号光就越多，这样扫描的点就越多，反馈回来的信息量就越大，固态光源发出更多不同波长的光信号，扫描点的增加就意味着对于物体的探测精度越准确越全面，对于车载设备而言，具有重要意义。
其中，所述光发射器1的波长为1550±15nm，该波段的光信号的重复频率能够达到兆赫兹，而且具有较高的水吸收系数，当光信号辐射到人眼时，对人眼的损伤阈值较高，能够保护人眼，避免人受到伤害。当光发射器1越多，意味着发出越多不同波长的光信号，而本实施例中，所述光发射器1使用的芯片能够满足不同波长的要求，例如滤波和控制等方面，不会发生信号交叉等异常情况，从而反馈的信号精度高。
另外，所述光纤掺杂有铒元素和镱元素，进行光信号的传输，实现光信号在1550±15nm范围内增益放大。
优选地，所述光放大器2设有一个，所述光发射器1均设置于同一光放大器2上，即是将光发射器1分别熔接在光放大器2的光路输入端上，再从光放大器2的光路输出端射出，可节省材料，亦能实现光信号的增益放大。或者，所述光放大器2与光接收器1的数量相一致，所述光发射器1分别设置在对应的光放大器2上，所述光放大器2分别为光发射器1实现增益放大。
如图3所示，本发明提供一种激光雷达的较佳实施例。
具体地，参考图3，一种激光雷达，所述激光雷达包括如上所述的固态光源10，所述激光雷达还包括光接收器30和处理器40，所述固态光源10发射光信号，经外界物体20的反射后传输至光接收器30，所述光接收器30将光信号发送到处理器40，所述处理器40根据光信号形成参数信息，例如得出外界物体20的大小参数、距离参数等，有助于用户进行判断，在自动驾驶和3D扫描等领域具备广阔的应用前景。其中，所述光接收器30可为一个，接收反射信号；所述光接收器30亦可以为多个，并与光发射器1的数量相一致，分别接收反射信号。
进一步地，所述激光雷达包括一设有一环形侧面的基座，所述固态光源的每一光发射器1均设置在基座的环形侧面上，并向外发射光信号，此时，所述基座对光发射器1起支撑作用。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光雷达的固态光源，其特征在于：所述固态光源包括三个以上光发射器和光纤，还包括至少一个光放大器，所述光发射器通过光纤熔接在光放大器上，并经过光纤、光放大器向外发射构成一夹角的光信号，所述光发射器均以固态光源为中心向不同角度发射光信号。
2.根据权利要求1所述的固态光源，其特征在于：相邻发射的所述光信号重叠设置。
3.根据权利要求1或2所述的固态光源，其特征在于：每一所述光发射器经过光纤、光放大器向外发射光信号所构成的夹角相同。
4.根据权利要求3所述的固态光源，其特征在于：所述光发射器均以一圆心为中心向不同角度发射光信号。
5.根据权利要求1所述的固态光源，其特征在于：所述光发射器的波长为1550±15nm。
6.根据权利要求1所述的固态光源，其特征在于：所述光纤掺杂有铒元素和镱元素。
7.根据权利要求1所述的固态光源，其特征在于：所述光放大器设有一个，所述光发射器均设置于光放大器上；或者，所述光放大器和光发射器的数量一致，所述光发射器分别设置在对应的光放大器上。
8.根据权利要求1所述的固态光源，其特征在于：所述光发射器为种子源。
9.一种激光雷达，所述激光雷达包括如权利要求1至8任一所述的固态光源，其特征在于：所述激光雷达还包括光接收器和处理器，所述固态光源发射光信号，经外界物体的反射后传输至光接收器，所述光接收器将光信号发送到处理器，所述处理器根据光信号形成参数信息。
10.根据权利要求9所述的激光雷达，其特征在于：所述激光雷达包括一设有一环形侧面的基座，所述固态光源的每一光发射器均设置在基座的环形侧面上，并向外发射光信号。
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