CN115047432A - 一种双光谱超表面、点云产生器件及激光雷达发射*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双光谱超表面、双光谱准直‑点云/多线产生器件及包含其的激光雷达发射***，双光谱超表面设置于同一表面，包括呈阵列状排列的多个超表面结构单元，每个所述超表面结构单元的中心位置，或者每个所述超表面结构单元的中心位置和顶点位置分别设置有一个纳米结构；所述超表面结构单元能够高效率透过不同波段的光，所述不同波段的光包括近红外光930‑950nm和近红外光1530‑1570nm。双光谱准直‑点云/多线产生器件及激光雷达发射***，把准直***和衍射光学元件，包括点云和多线产生器件集成到一个单一器件上，结构简单、重量轻、体积小且易于集成的优点。

Description

一种双光谱超表面、点云产生器件及激光雷达发射***

技术领域

本发明涉及超表面器件领域，尤其涉及一种双光谱超表面、双光谱准直-点云/多线产生器件及激光雷达发射***。

背景技术

激光雷达在汽车自动驾驶、精密建模以及三维遥感等科学与工业领域中作为基本元器件起着至关重要的作用。传统激光雷达发射***由单一波长的激光、准直透镜、衍射光学元件(用于产生点云)构成。然而，传统的激光雷达发射***有着体积大、重量沉、结构复杂和不能分别物体材质等方面的不足。

发明内容

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种双光谱超表面、双光谱准直-点云/多线产生器件及包含其的激光雷达发射***。

本发明实施例的第一方面提供一种双光谱超表面，设置于同一表面，包括呈阵列状排列的多个超表面结构单元，每个所述超表面结构单元的中心位置，或者每个所述超表面结构单元的中心位置和顶点位置分别设置有一个纳米结构；所述超表面结构单元能够高效率透过不同波段的光，所述不同波段的光包括近红外光930-950nm和近红外光1530-1570nm。

可选地，所述超表面结构单元为正六边形和/或正方形；

当入射光为偏振光或非偏振光时，该双光谱超表面上的所述纳米结构沿第一轴和第二轴分别轴对称，且将所述纳米结构沿着所述第一轴和所述第二轴进行切分所得到的多个纳米结构单元相同，其中所述第一轴和所述第二轴垂直，且所述第一轴和所述第二轴分别垂直于所述纳米结构的高度方向；不同位置的所述纳米结构在不同波长下的光相位不同。

本发明实施例的第二方面提供一种双光谱准直-点云/多线产生器件，包括：

基板，在两个光谱时都具有高透过率；

如上任意一项所述的双光谱超表面，设置于所述基板的两面，其中靠近光源一面为准直超表面，其用于激光光源的发散光速；其中远离光源的一面为点云/多线产生超表面，其用于在远场产生点云/多线。

可选地，所述基板为石英玻璃或者肖特玻璃或者冕牌玻璃，所述基板的厚度为0.1mm至10mm。

可选地，所述准直超表面的相位满足：

其中，

为准直超表面对第一近红外光的相位分布，r为准直超表面沿半径方向的位置，λ₁在近红外光930-950nm中，f₁为准直超表面对第一近红外光的焦距；

为准直超表面对第二近红外光的相位分布，r为准直超表面沿半径方向的位置，λ₂在近红外光1530-1570nm中，f₂为准直超表面对第二近红外光的焦距。

可选地，所述点云/多线产生超表面的相位分布由远场点云/多线分布决定，此相位分布可由Gerchberg-Saxton迭代算法计算得到。

本发明的双光谱准直-点云/多线产生器件，把准直***和衍射光学元件(点云/多线产生器件)集成到一个单一器件上，结构简单、重量轻、体积小且易于集成。

本发明实施例的第三方面提供一种激光雷达发射***，包括：

两个激光器，中心波长分别在940nm与1550nm；

一个二向色镜；

一套扫描***；以及

一个如上任意一项所述的双光谱准直-点云/多线产生器。

可选地，所述激光器的光源为点光源，经准直后发散角为1mrad～5mrad；或者所述激光器的光源为面光源，经准直后发散角为1mrad×1mrad～5mrad×5mrad。

可选地，该激光雷达发射***在远场投射的点数为100～1000000；该激光雷达发射***在远场投射的线数为16～1024。

可选地，所述扫描***对激光波长不敏感；所述扫描***为机械式反射扫描镜或者MEMS反射振镜。

由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明的激光雷达发射***把准直***和衍射光学元件(点云/多线产生器件)集成到一个单一器件上，因此，该激光雷达发射***结构简单、重量轻、体积小且易于集成的优点。

另外，本发明的激光雷达发射***具有双光谱发射能力，相比现有的激光雷达发射***，本发明的激光雷达发射***的光学***具有探测不同材质的能力。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

图1A是本发明一实施例中的超表面的正六边形排列图；

图1B是本发明一实施例中的超表面的正方形排列图；

图2A是本发明一实施例中的正纳米柱结构的示意图；

图2B是本发明一实施例中的负纳米柱结构的示意图；

图2C是本发明一实施例中的中空纳米柱结构的示意图；

图2D是本发明一实施例中的负中空纳米柱结构的示意图；

图2E是本发明一实施例中的方纳米柱结构的示意图；

图2F是本发明一实施例中的负方纳米柱结构的示意图；

图2G是本发明一实施例中的中空方纳米柱结构的示意图；

图2H是本发明一实施例中的负中空方纳米柱结构的示意图；

图2I是本发明一实施例中的拓扑纳米柱结构的示意图；

图3A是本发明一实施例中的工作波长940nm光相位与石英基底和非晶体硅材质的纳米柱结构直径关系图；

图3B是本发明一实施例中的工作波长940nm光透过率与石英基底和非晶体硅材质的纳米柱结构直径关系图；

图3C是本发明一实施例中的工作波长1550nm光相位与石英基底和非晶体硅材质的纳米柱结构直径关系图；

图3D是本发明一实施例中的工作波长1550nm光透过率与石英基底和非晶体硅材质的纳米柱结构直径关系图。

图4A是本发明一实施例中的一种双光谱准直-点云/多线产生器件结构示意图；

图4B是本发明一实施例中的一种双光谱准直-点云/多线产生器件相位迭代计算流程图；

图5A是本发明一实施例中的一种激光雷达发射***示意图；

图5B是本发明另一实施例中的一种激光雷达发射***示意图；

图6A是图5A、5B所示的激光雷达发射***中的双光谱准直-点云/多线产生器件的准直超表面在940nm的光相位与超透镜半径的曲线关系图；

图6B是图5A、5B所示的激光雷达发射***中的双光谱准直-点云/多线产生器件的准直超透镜在1550nm的光相位与超透镜半径的曲线关系图；

图6C是图5A、5B所示发射***中的双光谱准直-点云/多线产生器件的点云(576点)产生超表面的相位图；

图6D是图5A、5B所示发射***中的双光谱准直-点云/多线产生器件的多线(64线)产生超表面的相位图；

图7是本发明一实施例中激光雷达发射***中的远场点云图；

图8是本发明一实施例中激光雷达发射***中的远场多线图；

附图标记：

100：双光谱准直-点云/多线产生器件；1：基板；11：准直超表面；12：点云/多线产生超表面；

2：超表面结构单元；21：纳米结构；211：正纳米柱结构；212：负纳米柱结构；2121：第一柱体；2122：第一中空部；213：中空纳米柱结构；2131：第二圆柱体；2132：第二中空部；214：负中空纳米柱结构；2141：第二柱体；2412：第三中空部；2143：第三圆柱体；215：方纳米柱结构；216：负方纳米柱结构；2161：第四柱体；2162：第四中空部；217：中空方纳米柱结构；2171：第五柱体；2172：第五中空部；218：负中空方纳米柱结构；2181：第六柱体；2182：第六中空部；2183：第七柱体；219：拓扑纳米柱结构；

31a、31b：激光器；32：二向色镜；33：扫描***。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

由准直透镜组与衍射光学元件构成的单波长激光雷达发射光学***有着结构复杂、重量沉、体积大和不易集成的缺点。并且，单色激光雷达无法分辨探测物体材质。与此同时，低阶衍射光学元件衍射效率不高，从而导致激光雷达探测距离降低。

光学超表面快速兴起并成为一种实现小型化、平面化光学的主流方式。光学超表面已经展示了基于超表面的锥透镜、闪耀光栅、偏振片、全息干板和平面透镜。连续的2π相位变化的超表面使得单层消球差超透镜成为现实。与此同时，消色差超表面也用于白光成像。

实施例一：

本发明实施例的第一方面提供一种双光谱超表面，设置于同一表面，包括呈阵列状排列的多个超表面结构单元2，每个所述超表面结构单元2的中心位置，或者每个所述超表面结构单元2的中心位置和顶点位置分别设置有一个纳米结构21；所述超表面结构单元2能够高效率透过不同波段的光，所述不同波段的光包括近红外光930-950nm和近红外光1530-1570nm。该双光谱超表面具体可以设置于基板1的一面或者两面。

具体的，所述超表面结构单元2为正六边形和/或正方形；当入射光为偏振光或非偏振光时，该双光谱超表面上的所述纳米结构21沿第一轴和第二轴分别轴对称，且将所述纳米结构21沿着所述第一轴和所述第二轴进行切分所得到的多个纳米结构单元相同，其中所述第一轴和所述第二轴垂直，且所述第一轴和所述第二轴分别垂直于所述纳米结构21的高度方向；不同位置的所述纳米结构21在不同波长下的光相位不同。

示例性的，请参见图1A，每个超表面结构单元的中心位置分别设有一个纳米结构21，这样的阵列排布，形成的双光谱超表面的纳米结构21的数量最少，同时形成的双光谱超表面的性能也符合需求；示例性的，请参见图1B，每个超表面结构单元2的顶点位置和每个超表面结构单元的中心位置分别设有一个纳米结构21。

示例性的，在一些实施例中，请参见图1A，所有超表面结构单元2均为正六边形；在另外一些实施例中，请参见图1B，所有超表面结构单元2均为正方形；在另外一些实施例中，多个超表面结构单元2包括正六边形的阵列单元和正方形超表面结构单元2。应当理解地是，在其他实施例中，超表面结构单元2也可以设计为其他正多边形或者扇形结构。

本实施例中，纳米结构21分别在930-950nm(中心波长940nm)与1530-1570nm(中心波长1550nm)，具有大于80％的平均透过率。

本实施例中，所述纳米结构21沿第一轴和第二轴分别轴对称，且将纳米结构21沿着第一轴和第二轴进行切分获得的多个纳米结构单元相同，这种结构对入射光的偏振性不敏感。其中，第一轴和第二轴垂直，且第一轴和第二轴分别垂直于纳米结构的高度方向。需要说明的是，第一轴、第二轴穿过纳米结构21的中心且平行于水平面。

本实施例中，不同位置的所述纳米结构21在不同波长下的光相位不同，以限定超表面在不同波长下的光相位分布。需要说明的是，本申请实施例的多个纳米结构21形成的整体结构可同时透过双谱段近红外光。

示例性的，纳米结构21材质可以为石英玻璃、晶体硅或者非晶硅；应当理解的，纳米柱的材质也可以为其他。

示例性的，纳米结构21可以为纳米柱结构，也可以为其他沿水平轴和竖直轴分别轴对称的纳米结构。

下面，以纳米结构21为纳米柱结构为例进行说明；应当理解的，当纳米结构21为其他结构时，下述实施例中纳米柱结构可以替换成对应的结构。

纳米柱结构可以包括正纳米柱结构211、负纳米柱结构212、中空纳米柱结构213、负中空纳米柱结构214、方纳米柱结构215、负方纳米柱结构216、中空方纳米柱结构217、负中空方纳米柱结构218和拓扑纳米柱结构219中的至少一种。示例性的，纳米柱结构为正纳米柱结构211、负纳米柱结构212、中空纳米柱结构213、负中空纳米柱结构214、方纳米柱结构215、负方纳米柱结构216、中空方纳米柱结构217、负中空方纳米柱结构218和拓扑纳米柱结构219中的一种，方便加工。

本申请实施例中，纳米结构光相位与纳米柱结构的高度、横截面的形状以及纳米柱结构的材质。

请参见图2A至图2I，纳米柱结构的高度(即纳米柱结构z方向上的高度)为H。

纳米柱结构的高度H大于或等于300nm，并小于或等于3500nm，相邻的纳米柱结构之间的间距(即相邻的两个纳米柱结构的中心之间的间距)大于或等于40nm，并小于或等于640nm，纳米结构的最小尺寸和相邻的两个纳米柱结构间的最小间距(即相邻的两个纳米柱的边缘的最小距离)可为40nm。示例性的，纳米柱结构的高度H为300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm、1100nm、1200nm、1300nm、1400nm、2500nm或者3500nm等等。示例性的，相邻的纳米柱结构之间的间距为40nm、140nm、240nm、340nm、440nm、540nm或640nm等等。

请参见图2A，正纳米柱结构211可以包括第一圆柱体，该第一圆柱体为实心结构。正纳米柱结构211在x-y平面中有截面直径d，其范围在40nm至600nm之间，如d可以设置为40nm、50nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、500nm、600nm等等。

请参见图2B，负纳米柱结构212可以包括第一柱体2121，第一柱体2121的横截面的形状与超表面结构单元2的形状相同，示例性的，当超表面结构单元2为六边形时，第一柱体2121的横截面的形状也为六边形；当超表面结构单元2为正方形时，第一柱体2121的横截面的形状也为正方形。在本实施例中，第一柱体2121的横截面的大小与超表面结构单元2的大小相同。第一柱体2121设有自其顶部延伸至底部的圆柱状的第一中空部2122，并且，第一柱体2121和第一中空部2122共轴。负纳米柱结构212在x-y平面(即横截面)中有截面直径d，其范围在40nm至600nm之间，如d可以设置为40nm、50nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、500nm、600nm等等。

请参见图2C，中空纳米柱结构213可以包括第二圆柱体2131，第二圆柱体2131设有自其顶部延伸至底部的圆柱状的第二中空部2132，第二圆柱体2131与第二中空部2132共轴。中空纳米柱结构213在x-y平面中有截面外直径d₁和内直径d₂，d₁-d₂的范围在40nm至600nm之间，如d₁-d₂可以设置为40nm、50nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、500nm、600nm等等。

请参见图2D，负中空纳米柱结构214可以包括第二柱体2141，第二柱体2141的横截面的形状与超表面结构单元2的形状相同，示例性的，当超表面结构单元2为六边形时，第二柱体2141的横截面的形状也为六边形；当超表面结构单元2为正方形时，第二柱体2141的横截面的形状也为正方形。在本实施例中，第二柱体2141的横截面的大小与超表面结构单元2的大小相同。进一步的，第二柱体2141设有自其顶部延伸至底部的圆柱状的第三中空部2142。进一步的，第三中空部2142的内部设有第三圆柱体2143，第三圆柱体2143为实心结构。第二柱体2141、第三中空部2142和第三圆柱体2143共轴，且第二柱体2141与第三圆柱体2143的高度相等，第三圆柱体2143的底部贴设在基板1上。

请参见图2E，方纳米柱结构215可以包括第三柱体，第三柱体为实心结构，且第三柱体的横截面的形状为正方形。

请参见图2F，负方纳米柱结构216可以包括第四柱体2161，第四柱体2161的横截面的形状与超表面结构单元2的形状相同，示例性的，当超表面结构单元2为六边形时，第四柱体2161的横截面的形状也为六边形；当超表面结构单元2为正方形时，第四柱体2161的横截面的形状也为正方形。在本实施例中，第四柱体2161的横截面的大小与超表面结构单元2的大小相同。进一步的，第四柱体2161设有自其顶部延伸至底部的第四中空部2162，第四中空部2162的横截面的形状为正方形，且第四柱体2161与第四中部共轴。

请参见图2G，中空方纳米柱结构217可以包括第五柱体2171，第五柱体2171的横截面的形状为正方形。进一部的，第五柱体2171设有自其顶部延伸至底部的第五中空部2172，第五中空部2172的横截面的形状为正方形。并且，第五柱体2171与第五中空部2172共轴。在同一横截面上，第五柱体2171对应的正方形与第五中空部2172对应的正方形的对应对角线共线。

请参见图2H，负中空方纳米柱结构218可以包括第六柱体2181，第六柱体2181的横截面的形状与超表面结构单元2的形状相同，示例性的，当超表面结构单元2为六边形时，第六柱体2181的横截面的形状也为六边形；当超表面结构单元2为正方形时，第六柱体2181的横截面的形状也为正方形。在本实施例中，第六柱体2181的横截面的大小与超表面结构单元2的大小相同。进一步的，第六柱体2181设有自其顶部延伸至底部的第六中空部2182，第六中空部2182的横截面的形状为正方形。第六中空部2182的内部设有第七柱体2183，第七柱体2183为实心结构，且第七柱体2183的横截面的形状为正方形。本实施例中，第六柱体2181、第六中空部2182和第七柱体2183共轴。并且，在同一横截面上，第七柱体2183对应的正方形与第六中空部2182对应的正方形的对应对角线共线。

请参见图2I，拓扑纳米柱结构219可以包括第八柱体，第八柱体为实心结构。且第八柱体的横截面的形状为多边形，多边形的边为弧形。

示例性的，在某些实施例中，纳米柱结构为圆纳米柱结构。对设计工作在近红外波长940nm，圆纳米柱结构的材质为非晶硅，正纳米柱结构采用如图2A所示的正纳米柱结构，且正纳米柱结构的高度H为1600nm，对应的正六边形基本单元的边为405nm。图3A给出了近红外波长940nm，超表面的光相位与正纳米柱结构的直径的关系，图3A中，横坐标为正纳米柱结构的直径，纵坐标940nm下的光相位。图3B给出了近红外波长940nm，超表面的透过率与正纳米柱结构的直径的关系，图3B中，横坐标为正纳米柱结构的直径，纵坐标940nm下的光相位。图3C给出了近红外波长1550nm，超表面的光相位与正纳米柱结构的直径的关系，图3C中，横坐标为正纳米柱结构的直径，纵坐标1550nm下的光相位。图3D给出了近红外波长1550nm，超表面的透过率与正纳米柱结构的直径的关系，图3D中，横坐标为正纳米柱结构的直径，纵坐标1550nm下的光相位。

实施例二：

本发明实施例第二方面提供一种双光谱准直-点云/多线产生器件100，请参考图4A，该双光谱准直-点云/多线产生器件包括：基板1，在两个光谱时都具有高透过率；如上任意一项所述的双光谱超表面，设置于所述基板1的两面，其中靠近光源一面为准直超表面11，其用于激光光源的发散光速；其中远离光源的一面为点云/多线产生超表面12，其用于在远场产生点云/多线，与传统激光雷达中的衍射光学元件功能相同。

可选地，所述基板1为石英玻璃或者肖特玻璃或者冕牌玻璃，所述基板1的厚度为0.1mm至10mm。示例性的，基板材料为第一近红外光与第二近红外光高透过率材料，例如，石英玻璃、K9玻璃等等。基板厚度在0.1mm至10mm之间，厚度可以设置为0.1mm、0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm等等。

示例性的，所述准直超表面12的相位满足：

其中，

为准直超表面11对第一近红外光的相位分布，r为准直超表面11沿半径方向的位置，λ₁在近红外光930-950nm中，f₁为准直超表面11对第一近红外光的焦距；

为准直超表面11对第二近红外光的相位分布，r为准直超表面11沿半径方向的位置，λ₂在近红外光1530-1570nm中，f₂为准直超表面11对第二近红外光的焦距。

所述点云/多线产生超表面12的相位分布由远场点云/多线分布决定，此相位分布可由Gerchberg-Saxton迭代算法计算得到。

本发明的双光谱准直-点云/多线产生器件，把准直***和衍射光学元件(点云/多线产生器件)集成到一个单一器件上，结构简单、重量轻、体积小且易于集成。

实施例三：

本发明实施例第三方面提供一种激光雷达发射***，包括：

两个激光器31a、31b，中心波长分别在940nm与1550nm；

一个二向色镜32；

一套扫描***33；以及

一个如上任意一项所述的双光谱准直-点云/多线产生器100。

本发明的激光雷达发射***使用双光谱准直-点云/多线产生器100，相比现有的激光雷达发射***，本发明的双光谱激光雷达发射***结构简单、体积小、重量轻、易于集成且可分辨被探测物体材质。

可选地，所述激光器31a、31b的光源可以为点光源，经准直后发散角为1mrad～5mrad；或者所述激光器31a、31b的光源可以为面光源，经准直后发散角为1mrad×1mrad～5mrad×5mrad。

可选地，该激光雷达发射***在远场投射的点数为100～1000000；该激光雷达发射***在远场投射的线数为16～1024。

具体的，所述扫描***33对激光波长不敏感；所述扫描***33可以为机械式反射扫描镜或者MEMS反射振镜。

示例性的，请参考图5A及5B，其中图5A为扫描***33为机械式反射扫描镜时的激光雷达发射***示意图，图5B为扫描***33为MEMS反射振镜时的激光雷达发射***示意图。

示例性的，940nm激光器均为垂直腔面发射激光器，发光区域为直径为0.36mm的圆形，其发散角为24°；另一方面，1550nm激光器均为垂直腔面发射激光器，发光区域为直径为0.36mm的圆形，其发散角为24°。准直超表面11对于940nm与1550nm的焦距均为120mm，准直超表面11的直径为50.8mm(2英寸)，按照公式(1)可计算得准直超表面的相位分布。940nm与1550nm的相位分布分别参照图6A与图6B，其中实线为理论计算所需相位，“*”为搜索纳米数据库所得纳米结构分别在940nm与1550nm出的光相位。基板1材料为石英玻璃，厚度为5mm。经过准直后，940nm与1550nm光的发散角均为3mrad。

示例性的，参照图4B流程通过迭代Gerchberg-Saxton计算可得远场576点云所需相位图，其中，

表示傅里叶变换，

表示逆傅里叶变换，I是振幅,φ是相位，A是复振幅；参照图6C，其中点云产生超表面的边长为50.8mm；另一方面，参照图4B流程通过迭代Gerchberg-Saxton计算可得远场64线多线所需相位图，参照图6D，其中多线产生超表面的边长为50.8mm。

示例性的，940nm与1550nm在远场形成的576点云图参照图7。

示例性的，940nm与1550nm在远场形成的64线图参照图8。

示例性的，当所述扫描***33为机械式反射扫描镜，具体为双轴机械扫描场镜时，扫描角度为40°×10°，扫描频率为40Hz；另一方面，扫描***33为MEMS反射振镜，具体为双轴MEMS反射振镜时，扫描角度为30°×24°，快轴扫描频率为25kHz，慢轴扫描频率为1.2kHz。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种双光谱超表面，设置于同一表面，其特征在于，包括呈阵列状排列的多个超表面结构单元，每个所述超表面结构单元的中心位置，或者每个所述超表面结构单元的中心位置和顶点位置分别设置有一个纳米结构；所述超表面结构单元能够高效率透过不同波段的光，所述不同波段的光包括近红外光930-950nm和近红外光1530-1570nm。

2.根据权利要求1所述的双光谱超表面，其特征在于，所述超表面结构单元为正六边形和/或正方形；

当入射光为偏振光或非偏振光时，该双光谱超表面上的所述纳米结构沿第一轴和第二轴分别轴对称，且将所述纳米结构沿着所述第一轴和所述第二轴进行切分所得到的多个纳米结构单元相同，其中所述第一轴和所述第二轴垂直，且所述第一轴和所述第二轴分别垂直于所述纳米结构的高度方向；不同位置的所述纳米结构在不同波长下的光相位不同。

3.一种双光谱准直-点云/多线产生器件，其特征在于，包括：

基板，在两个光谱时都具有高透过率；

如权利要求1至2任意一项所述的双光谱超表面，设置于所述基板的两面，其中靠近光源一面为准直超表面，其用于激光光源的发散光速；其中远离光源的一面为点云/多线产生超表面，其用于在远场产生点云/多线。

4.根据权利要求3所述的双光谱准直-点云/多线产生器件，其特征在于，所述基板为石英玻璃或者肖特玻璃或者冕牌玻璃，所述基板的厚度为0.1mm至10mm。

5.根据权利要求3所述的双光谱准直-点云/多线产生器件，其特征在于，所述准直超表面的相位满足：

其中，

为准直超表面对第一近红外光的相位分布，r为准直超表面沿半径方向的位置，λ₁在近红外光930-950nm中，f₁为准直超表面对第一近红外光的焦距；

为准直超表面对第二近红外光的相位分布，r为准直超表面沿半径方向的位置，λ₂在近红外光1530-1570nm中，f₂为准直超表面对第二近红外光的焦距。

6.根据权利要求3所述的双光谱准直-点云/多线产生器件，其特征在于，所述点云/多线产生超表面的相位分布由远场点云/多线分布决定，此相位分布可由Gerchberg-Saxton迭代算法计算得到。

7.一种激光雷达发射***，其特征在于，包括：

两个激光器，中心波长分别在940nm与1550nm；

一个二向色镜；

一套扫描***；以及

一个如权利要求3至6任意一项所述的双光谱准直-点云/多线产生器。

8.根据权利要求7所述激光雷达发射***，其特征在于，所述激光器的光源为点光源，经准直后发散角为1mrad～5mrad；或者所述激光器的光源为面光源，经准直后发散角为1mrad×1mrad～5mrad×5mrad。

9.根据权利要求7所述激光雷达发射***，其特征在于，该激光雷达发射***在远场投射的点数为100～1000000；该激光雷达发射***在远场投射的线数为16～1024。

10.根据权利要求7所述激光雷达发射***，其特征在于，所述扫描***对激光波长不敏感；所述扫描***为机械式反射扫描镜或者MEMS反射振镜。

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