CN116338704A - 激光雷达***、智能设备及激光雷达探测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及激光雷达技术领域，公开了一种激光雷达***，该激光雷达***包括：激光器，用于发射连续波激光；克尔光频梳模块，用于根据所述连续波激光生成克尔光频梳；信号发生器，用于产生第一线性调频电信号；调制模块，用于将所述第一线性调频电信号加载至所述克尔光频梳中每一个波长的激光的包络上，形成所述激光雷达***探测用的调幅光波。通过上述方式，本发明实施例提高了激光雷达***探测的准确度。

Description

激光雷达***、智能设备及激光雷达探测方法
技术领域
本发明实施例涉及激光雷达技术领域，具体涉及一种激光雷达***、智能设备及激光雷达探测方法。
背景技术
随着科学技术的发展，激光雷达在自动驾驶、智能机器人导航和无人机等智能装备领域使用广泛。激光雷达是以发射激光光束来探测目标物体的位置、速度等特征量的雷达***，其工作原理是先向目标物体发射探测激光束，然后将接收到的从目标物体反射回来的反射信号与发射信号进行比较，进行处理后，获得目标物体的有关信息。
本申请的发明人在实施本发明实施例的过程中发现，现有的激光雷达***在使用线性调频连续波进行探测目标的距离和速度的探测时，通过改变激光器的注入电流改变来改变激光器输出光频率的方式具有明显的非线性，从而降低了激光探测的准确度。
发明内容
鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种激光雷达***、智能设备及激光雷达探测方法，用于解决现有技术中存在的激光雷达***探测的准确度低的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种激光雷达***，所述方法包括：
激光器，用于发射连续波激光；
克尔光频梳模块，用于根据所述连续波激光生成克尔光频梳；
信号发生器，用于产生第一线性调频电信号；
调制模块，用于将所述第一线性调频电信号加载至所述克尔光频梳中每一个波长的激光的包络上，形成所述激光雷达***探测用的调幅光波。
在一种可选的方式中，所述克尔光频梳模块包括克尔谐振腔，所述克尔谐振腔将在谐振频率上的连续波激光转化为克尔光频梳，所述克尔光频梳包括多个频率等间距分布的多波长激光。
在一种可选的方式中，所述克尔光频梳模块为芯片上在氮化铝薄膜中制作的微环或微盘，所述调制器集成在所述氮化铝薄膜中。
在一种可选的方式中，所述克尔光频梳模块与所述调制器均设置于所述芯片上。
在一种可选的方式中，所述信号发生器，用于产生线性调频电信号，并分束为所述第一线性调频电信号及本振电信号；所述激光雷达***还包括：光学组件，用于将所述调幅光波发射至空间中，并接收返回的反射光；探测模块，用于接收所述反射光，并提取所述反射光的反射电信号；处理模块，用于接收所述信号发生器发送的本振电信号，并根据所述本振电信号及所述反射电信号计算空间中各目标的距离和/或径向速度。
在一种可选的方式中，所述光学组件包括扫描器及色散元件；所述扫描器，用于改变所述调幅光波的出射方向；所述色散元件，用于接收经所述扫描器改变出射方向后的所述调幅光波，并将所述调幅光波在空间中同时发射到不同方向。
在一种可选的方式中，所述克尔光频梳模块与所述调制器之间还设置有可调滤波器，或者所述调制模块与所述光学组件之间还设置有可调滤波器；所述光学组件为准直器及色散元件；所述可调滤波器，用于调节所述克尔光频梳中每一个波长的激光的频率；所述色散元件，用于将所述调幅光波散射到空间中进行空间扫描。
在一种可选的方式中，所述激光雷达***还包括环形器；所述环形器的第一端口，用于接收所述调制器发送的调幅光波；所述环形器的第二端口，用于将所述调幅光波发送至所述光学组件，以及接收所述光学组件返回的反射光；所述环形器的第三端口，用于将所述反射光发送至所述探测模块。
在一种可选的方式中，所述探测模块包括多个探测器，所述处理模块包括多个电混频器、滤波器及计算模块；每个所述探测器分别与对应的电混频器连接，每个电混频器分别与对应的滤波器连接；所述探测器，用于接收对应波长的反射光，并提取对应的反射电信号；所述电混频器，用于根据接收到的对应的所述探测器发送的反射电信号以及所述本振电信号，生成差频电信号与和频电信号；所述滤波器，用于接收对应的所述电混频器发送的所述差频电信号与所述和频电信号并滤除所述和频电信号，得到所述差频电信号；所述计算模块，用于根据所述差频电信号确定计算空间中各目标的距离和/或径向速度。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种智能设备，智能设备包括所述的激光雷达***。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种激光雷达的探测方法，
应用于激光雷达***中，所述方法包括：
发射连续波激光；
根据所述连续波激光生成克尔光频梳；
产生第一线性调频电信号；
将所述第一线性调频电信号加载至所述克尔光频梳中每一个波长的激光的包络上，形成所述激光雷达***探测用的调幅光波。
在一种可选的方式中，所述产生第一线性调频电信号，包括：产生线性调频电信号，并分束为所述第一线性调频电信号及本振电信号；所述方法还包括：将所述调幅光波发射至空间中，并接收返回的反射光；提取所述反射光的反射电信号；根据所述本振电信号及所述反射电信号计算空间中各目标的距离和/或径向速度。
本发明实施例的激光雷达***通过激光器发射连续波激光，克尔光频梳模块根据所述连续波激光生成克尔光频梳，信号发生器产生第一线性调频电信号；调制模块将所述第一线性调频电信号加载至所述克尔光频梳中每一个波长的激光的包络上，形成所述激光雷达***探测用的调幅光波，能够有效克服通过改变激光器电流来生成激光造成的调频非线性从而导致探测准确度低的问题，提高了探测准确度。
进一步地，通过克尔光频梳与色散元件、可调滤波器或扫描器结合，使得能够有效利用波分复用，实现高效、快速的探测。
进一步地，通过将克尔光频梳模块设计为芯片上氮化铝薄膜的微环或微盘，所述调制器集成在所述氮化铝薄膜中，使得有效降低了激光雷达的体积及复杂度。
上述说明仅是本发明实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
附图仅用于示出实施方式，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本发明实施例提供的激光雷达***的结构示意图；
图2示出了本发明实施例提供的激光雷达***的结构示意图；
图3示出了本发明另一实施例提供的激光雷达***的结构示意图；
图4示出了本发明实施例提供的激光雷达***中克尔光频梳模块及调制器的结构示意图；
图5示出了本发明又一实施例提供的激光雷达***的结构示意图；
图6示出了本发明另一实施例提供的激光雷达***的结构示意图；
图7示出了本发明实施例提供的激光雷达的探测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。
FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave，调频连续波)激光雷达的基本原理为：通过使用三角波线性调频连续波，并将线性调频连续波分为本振与发射两部分，发射光经过空间传播到目标表面并发生反射，一部分反射光被激光雷达接收成为接收光。此时，本振和接收所含的线性调频连续波频率不同，因此混频得到的差频信号的频率为两者的频率差。由于是线性调频，两者的频率差和发射/接收的空间来回传播时间成正比，因此通过测量差频信号的频率就可以计算出目标的距离。此外，如果目标具有径向速度，则上扫频和下扫频得到的差频信号频率不同，通过计算两者之差就可以求解出目标的径向速度。
然而，本申请的发明人在实施过程中发现，现有的FMCW激光雷达主要使用半导体激光器如DFB、DBR激光器进行直接调频，具体原理为：通过改变激光器的注入电流来改变谐振腔中介质的折射率，从而改变激光器谐振腔中模式的波长，进而实现改变激光器输出频率的效果。然而，理论上注入电流与激光器振腔中模式的波长成线性关系，但是波长和频率成反比关系，即明显的非线性关系，使得激光雷达的探测准确度降低。因此，实际中通过改变激光器的注入电流改变来改变激光器输出光频率的方式具有明显的非线性。为了校准此非线性，需要复杂的开环与闭环架构和算法，增加了***的复杂度。上述这些因素都增加了这一类FMCW激光雷达***的复杂度与成本。
另一方面，现有方案中也有通过CW(Continuous Wave，连续波)激光器进行外调制的FMCW激光雷达的方案，这些方案中，激光器输出的是CW连续波，通过外界的射频线性调频信号发生器产生一个线性调频电信号，此线性调频电信号首先分束一部分得到一个本振电信号，另一部分的线性调频电信号通过调制器加载在激光的包络上，形成调幅光波。但是现有方案一个激光器只能对应单个波长，无法利用波分复用的优势，如果需要多波长则需要多个激光器，这将会显著增加FMCW***体积、成本与复杂度。
基于此，本申请的提供一种激光雷达***，以在提高激光雷达***探测的准确度的同时，可有效降低激光雷达***的体积、成本及复杂度。
实施例一：
如图1所示，本发明实施例提供一种激光雷达***，该***包括：
激光器10，用于发射连续波激光。
克尔光频梳模块20，用于根据所述连续波激光生成克尔光频梳。
信号发生器30，用于产生第一线性调频电信号。
调制模块40，用于将所述第一线性调频电信号加载至所述克尔光频梳中每一个波长的激光的包络上，形成所述激光雷达***探测用的调幅光波。
具体地，激光器10为CW激光器，克尔光频梳模块20包括克尔谐振腔，激光器10发出的连续波激光被克尔光频梳模块20接收后，当在谐振频率上的连续波激光耦合进入克尔谐振腔时，就会不断累积在其中，使克尔谐振腔中的光功率不断增大，当光功率达到一定程度时，四波混频效应显现，一部分原始频率的激光转化为克尔谐振腔其它谐振频率上的激光，形成光频梳，该光频梳为一系列在频率上等间距分布的多波长激光，并发送至调制模块40。由于克尔谐振腔为通过四波混频实现光频梳的器件，具有频域上周期性的谐振频率(即FSR)，只有在在谐振频率上的激光才能耦合进克尔谐振腔，因此可根据设计要求通过预设激光器10的波长和克尔谐振腔的结构参数来得到所需频率的多波长激光。其中，该克尔谐振腔可以是微球体、微圆柱体，还可以是芯片上的微环或微盘等结构。本发明实施例中，信号发生器30为FMCW射频信号发生器，其发出的是线性调频电信号，该线性调频电信号分束为所述第一线性调频电信号及本振电信号，并将第一线性调频电信号发送至调制模块40。调制模块40将第一线性调频电信号加载在光频梳中各个波长的激光的包络上，从而得到调幅光波。该调幅光波用于激光雷达***进行探测，具体地，激光雷达***将该调幅光波发射至空间中，并接收返回的反射光。从反射光中提取反射电信号，并与本振电信号进行比较，从而达到对目标的探测。此调幅光波通过准直器发射到空间中，通过扫描器实现空间扫描，击中目标后的反射光部分又通过光学***接收成为接收光，之后接收光通过探测器提取出包络的线性调频电信号作为接收电信号，然后接收电信号与本振电信号通过电混频器混频和低通滤波后，得到差频电信号。外调制的好处是线性调频信号是由信号发生器生成，线性度比半导体激光器通过改变电流产生的线性调频更好，不需要额外非线性校准。
其中，如图2所示，该激光雷达***还包括：光学组件50，用于将所述调幅光波发射至空间中，并接收返回的反射光；探测模块60，用于接收所述反射光，并提取所述反射光的反射电信号；处理模块70，用于接收所述信号发生器发送的本振电信号，并根据所述本振电信号及所述反射电信号计算空间中各目标的距离和/或径向速度。
本发明实施例的激光雷达***通过激光器发射连续波激光，克尔光频梳模块根据所述连续波激光生成克尔光频梳，信号发生器产生第一线性调频电信号；调制模块将所述第一线性调频电信号加载至所述克尔光频梳中每一个波长的激光的包络上，形成所述激光雷达***探测用的调幅光波，能够有效克服通过改变激光器电流来生成激光造成的调频非线性从而导致探测准确度低的问题，保证了线性调频的线性度，从而提高了探测准确度。
实施例二：
如图3所示，本发明实施例提供一种激光雷达***，该激光雷达***包括：cw激光器、克尔谐振腔、调制器、FMCW射频信号发生器、光学组件、探测模块及处理模块。其中，本发明实施例中，该激光雷达***还包括环形器，该环形器的第一端口用于接收所述调制器发送的调幅光波，该环形器的第二端口用于将所述调幅光波发送至所述光学组件，以及接收所述光学组件返回的反射光，该环形器的第三端口用于将所述反射光发送至所述探测模块。该光学组件包括准直器、扫描器及色散元件，具体地，所述扫描器用于改变所述调幅光波的出射方向；所述色散元件用于接收经所述扫描器改变出射方向后的所述调幅光波，并将所述调幅光波在空间中同时发射到不同方向。该探测模块包括多个探测器，处理模块包括多个电混频器、滤波器及计算模块，其中，每个所述探测器分别与对应的电混频器连接，每个电混频器分别与对应的滤波器连接。具体地，所述探测器，用于接收对应波长的反射光，并提取对应的反射电信号；所述电混频器，用于根据接收到的对应的所述探测器发送的反射电信号以及所述本振电信号，生成差频电信号与和频电信号；所述滤波器，用于接收对应的所述电混频器发送的所述差频电信号与所述和频电信号,并滤除所述和频电信号，得到所述差频电信号；所述计算模块，用于根据所述差频电信号确定计算空间中各目标的距离和/或径向速度。
该激光雷达***的具体工作过程为：CW激光器发射连续波激光，克尔谐振腔接收到该连续波激光后，根据该连续波激光生成克尔光频梳，并将该克尔光频梳中的各个波长的激光发送给调制器。FMCW射频信号发生器生成线性调频电信号，并分束为第一线性调频电信号及本振电信号，并将第一线性调频电信号发送至调制器，本振电信号发送至各个电混频器。调制器将第一线性调频电信号与光频梳中各个波长的激光进行调制，将第一线性调频电信号加载至各个波长的激光的包络上，形成调幅光波，将该调幅光波发送给环形器的第一端口，环形器通过环形器的第二端口将调幅光波发射至准直器，通过准直器将该调幅光波发射到空间中，再通过扫描器改变所述调幅光波的出射方向，实现空间扫描，再通过色散元件接收经所述扫描器改变出射方向后的所述调幅光波，将各个调幅光波在空间中不同方向分开，形成同时转动的多束光波。本发明实施例的一种具体实现方式中，扫描器和色散元件可以在同一维度配合，如扫描器在垂直空间上扫描，而色散元件也将调幅光波在垂直空间分开，也即扫描器和色散元件对调幅光波的视场在平行的方向(垂直或水平)上叠加，使得增加了垂直空间上的扫描范围。本发明实施例的另一种具体实现方式中，扫描器和色散元件在垂直方向配合，例如扫描器可以在垂直空间上进行扫描，色散元件可以在水平方向上对调幅光波分光，使得激光雷达***可以同时对水平空间及垂直空间进行扫描。
不同波长的调幅光波对空间扫描后，每一束调幅光波击中各自目标后的反射光，激光雷达***通过光学组件合束为多波长的反射光。经过环形器的第二端口接收后，由环形器的第三端口输入通过分束光学组件(可以通过AWG阵列波导光栅，如阵列波导光栅波分复用器Demux)将多波长的反射光中的不同波长分开，每个波长的反射光分别出入各自对应的探测器，探测器提取出对应反射光中包络上的线性调频电信号作为反射电信号。各个电混频器接收各自对应的反射电信号后，输入低通滤波器，得到差频电信号，计算模块根据各个差频电信号进行分析计算，得到空间中各目标的距离和/或径向速度。
本发明实施例中，如图4所示，该克尔谐振腔与调制器设置于同一个芯片上，克尔谐振腔为在芯片上的氮化铝薄膜中制作出的微环或微盘，该调制器集成在所述氮化铝薄膜中，通过这样的设置，使得大大降低了激光雷达的体积及复杂度。其中，图4中a示出了只有1个电极的调制器与氮化铝波导及克尔谐振腔的结构排布，该克尔谐振腔为圆环结构，氮化铝波导为线型结构，调制器包括一个电极。图4中b示出了有2个电极的调制器与氮化铝波导及克尔谐振腔的结构排布，该克尔谐振腔为圆环结构，氮化铝波导为线型结构，调制器包括两个电极。通过图4可以看出，本发明实施例采用将克尔谐振腔与调制器集成在一个芯片上，具体集成在氮化铝薄膜中，使得雷达激光***的体积大大减小且结构简单。
本发明实施例的激光雷达***通过激光器发射连续波激光，克尔光频梳模块根据所述连续波激光生成克尔光频梳，信号发生器产生第一线性调频电信号；调制模块将所述第一线性调频电信号加载至所述克尔光频梳中每一个波长的激光的包络上，形成所述激光雷达***探测用的调幅光波，能够有效克服通过改变激光器电流来生成激光造成的调频非线性的问题，线性度比半导体激光器通过改变电流产生的线性调频更好，不需要额外非线性校准，从而提高了探测准确度。此外，通过克尔光频梳与色散元件及扫描器结合，使得能够有效利用波分复用，在提高激光雷达***探测的准确度的同时，可有效降低激光雷达***的体积、成本及复杂度，提高了探测维度及探测范围，进一步提高了探测效率。进一步地，通过设置扫描器和色散元件在同一维度(互相平行)配合，使得增加了垂直空间上的扫描范围；通过设置扫描器与色散元件在不同维度(互相垂直)配合使得激光雷达***可以同时对水平空间及垂直空间进行扫描。
实施例三：
如图5所示，本发明实施例提供一种激光雷达***，该激光雷达***包括：CW激光器、克尔谐振腔、调制器、可调滤波器、FMCW射频信号发生器、光学组件、探测模块及处理模块。其中，本发明实施例中，该激光雷达***还包括环形器，该环形器的第一端口用于接收所述调制器发送的调幅光波，该环形器的第二端口用于将所述调幅光波发送至所述光学组件，以及接收所述光学组件返回的反射光，该环形器的第三端口用于将所述反射光发送至所述探测器。其中，可调滤波器用于调节所述克尔光频梳中每一个波长的激光的频率。该发明实施例中激光雷达***的光学组件包括准直器及色散元件，该色散元件用于将所述调幅光波散射到空间中不同方向进行空间扫描。该探测模块包括多个探测器，处理模块包括多个电混频器、滤波器及计算模块，其中，每个所述探测器分别与对应的电混频器连接，每个电混频器分别与对应的滤波器连接。具体地，所述探测器，用于接收对应波长的反射光，并提取对应的反射电信号；所述电混频器，用于根据接收到的对应的所述探测器发送的反射电信号以及所述本振电信号，生成差频电信号与频电信号；所述滤波器，用于接收对应的所述电混频器发送的所述差频电信号与所述频电信号，并滤除所述和频电信号，得到所述差频电信号；所述计算模块，用于根据所述差频电信号确定计算空间中各目标的距离和/或径向速度。如图6所示，本发明的另一个实施例中，该可调滤波器还可以设置在调制模块与所述光学组件之间。具体地，调制模块的输出端与该可调滤波器的输入端连接，该可调滤波器调节所述克尔光频梳中每一个波长的激光的频率，输出不同频率激光，并通过环形器将该激光输出至光学组件。
该激光雷达***的具体工作过程为：CW激光器发射连续波激光，克尔谐振腔接收到该连续波激光后，根据该连续波激光生成克尔光频梳，并将该克尔光频梳中的各个波长的激光发送可调滤波器，可调滤波器对光频梳中的激光进行滤波，并将滤波后的光频梳发送给调制器，在激光雷达***工作时，可动态每次调整可调滤波器的参数，从而使得滤波后的光频梳波长不同。FMCW射频信号发生器生成线性调频电信号，并分束为第一线性调频电信号及本振电信号，并将第一线性调频电信号发送至调制器，本振电信号发送至各个电混频器。调制器将第一线性调频电信号与滤波后的光频梳中各个波长的激光进行调制，将第一线性调频电信号加载至各个波长的激光的包络上，形成调幅光波，将该调幅光波发送给环形器的第一端口，环形器通过环形器的第二端口将调幅光波发射至准直器，通过准直器将该调幅光波发射到空间中，再通过色散元件接收经所述扫描器改变出射方向后的所述调幅光波，将各个调幅光波在空间中不同方向分开，形成多束光波。本发明实施例中，通过可调滤波器选择出光频梳中的每一个频率，再按相同的方式发射。由于色散元件使不同的波长发射到不同的空间方向，通过改变可调滤波器的频段选出光频梳中不同的频率，就可以实现通过色散元件发射到空间中的不同方向，从而实现空间扫描。通过这种方式可以无需任何转动部件，即可实现多方向的空间扫描。
不同波长的调幅光波对空间扫描后，每一束调幅光波击中各自目标后的反射光，激光雷达***通过光学组件合束为多波长的反射光。经过环形器的第二端口接收后，由环形器的第三端口输入通过分束光学组件(可以通过AWG阵列波导光栅，如阵列波导光栅波分复用器Demux)将多波长的反射光中的不同波长分开，每个波长的反射光分别出入各自对应的探测器。各个电混频器接收各自对应的反射电信号后，输入低通滤波器，得到差频电信号，计算模块根据各个差频电信号进行分析计算，得到空间中各目标的距离和/或径向速度。
本发明实施例中，该克尔谐振腔与调制器设置于同一个芯片上，克尔谐振腔为芯片上氮化铝薄膜的微环或微盘，该调制器集成在所述氮化铝薄膜中，通过这样的设置，使得大大降低了激光雷达的体积及复杂度。在本发明实施例中，结合图3和图4，可调滤波器设置在克尔谐振腔和调制器之间。结合图3和图5，可调滤波器还可设置在调制器之后，克尔谐振腔与调制器连接，调制器与可调滤波器连接。
本发明实施例的激光雷达***通过激光器发射连续波激光，克尔光频梳模块根据所述连续波激光生成克尔光频梳，信号发生器产生第一线性调频电信号；调制模块将所述第一线性调频电信号加载至所述克尔光频梳中每一个波长的激光的包络上，形成所述激光雷达***探测用的调幅光波，能够有效克服通过改变激光器电流来生成激光造成的调频非线性的问题，本发明实施例的激光雷达***的线性度比半导体激光器通过改变电流产生的线性调频更好，不需要额外非线性校准，保证了调频的线性度，提高了探测准确度。
此外，通过克尔光频梳、可调滤波器与色散元件结合，通过可调滤波器选择出光频梳中的每一个频率，再按相同的方式发射，由于色散元件使不同的波长发射到不同的空间方向，通过改变可调滤波器的频段选出光频梳中不同的频率，就可以实现通过色散元件发射到空间中的不同方向，从而实现空间扫描，通过这种方式可以无需任何转动部件，即可实现多方向的空间扫描。
实施例四：
本发明实施例提供一种智能设备，该智能设备包括上述任一实施例中的激光雷达***。该智能设备可以是自动驾驶设备、智能机器人导航设备、智能交通设施和无人机等，本发明实施例不作具体限制。该智能设备中的激光雷达***的具体结构与上述激光雷达***实施例的结构大体一致，此处不再赘述。
实施例五：
如图7所示，本发明实施例提供一种激光雷达的探测方法，该方法应用于激光雷达***中，该方法包括：
步骤110：发射连续波激光。
步骤120：根据所述连续波激光生成克尔光频梳。
步骤130：产生第一线性调频电信号；其中，先产生线性调频电信号，并分束为所述第一线性调频电信号及本振电信号。
步骤140：将所述第一线性调频电信号加载至所述克尔光频梳中每一个波长的激光的包络上，形成所述激光雷达***探测用的调幅光波。
本发明实施例的激光雷达的探测方法还包括以下步骤：
步骤150：将所述调幅光波发射至空间中，并接收返回的反射光。
步骤160：提取所述反射光的反射电信号。
步骤170：根据所述本振电信号及所述反射电信号计算空间中各目标的距离和/或径向速度。
其中，本发明实施例的激光雷达的探测方法基于上述任一实施例的激光雷达***，该方法的具体实现步骤与上述实施例激光雷达***的具体工作过程大体一致，此处不再赘述。
本发明实施例的激光雷达的探测方法通过发射连续波激光，根据所述连续波激光生成克尔光频梳，产生第一线性调频电信号；将所述第一线性调频电信号加载至所述克尔光频梳中每一个波长的激光的包络上，形成所述激光雷达***探测用的调幅光波，能够有效克服通过改变激光器电流来生成激光造成的调频非线性的问题，线性度比半导体激光器通过改变电流产生的线性调频更好，不需要额外非线性校准，从而提高了激光雷达***的探测准确度。
在此提供的算法或显示不与任何特定计算机、虚拟***或者其它设备固有相关。各种通用***也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类***所要求的结构是显而易见的。此外，本发明实施例也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。
本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。

Claims (12)

1.一种激光雷达***，其特征在于，所述激光雷达***包括：
激光器，用于发射连续波激光；
克尔光频梳模块，用于根据所述连续波激光生成克尔光频梳；
信号发生器，用于产生第一线性调频电信号；
调制模块，用于将所述第一线性调频电信号加载至所述克尔光频梳中每一个波长的激光的包络上，形成所述激光雷达***探测用的调幅光波。
2.根据权利要求1所述的激光雷达***，其特征在于，所述克尔光频梳模块包括克尔谐振腔，所述克尔谐振腔将在谐振频率上的连续波激光转化为克尔光频梳，所述克尔光频梳包括多个频率等间距分布的多波长激光。
3.根据权利要求1所述的激光雷达***，其特征在于，所述克尔光频梳模块为芯片上在氮化铝薄膜中制作的微环或微盘。
4.根据权利要求3所述的激光雷达***，其特征在于，所述克尔光频梳模块与所述调制模块设置于所述芯片上，所述调制模块集成在所述氮化铝薄膜中。
5.根据权利要求1-4任一项所述的激光雷达***，其特征在于，所述信号发生器，用于产生线性调频电信号，并分束为所述第一线性调频电信号及本振电信号；
所述激光雷达***还包括：
光学组件，用于将所述调幅光波发射至空间中，并接收返回的反射光；
探测模块，用于接收所述反射光，并提取所述反射光的反射电信号；
处理模块，用于接收所述信号发生器发送的本振电信号，并根据所述本振电信号及所述反射电信号计算空间中各目标的距离和/或径向速度。
6.根据权利要求5所述的激光雷达***，其特征在于，所述光学组件包括扫描器及色散元件；
所述扫描器，用于改变所述调幅光波的出射方向；
所述色散元件，用于接收经所述扫描器改变出射方向后的所述调幅光波，并将所述调幅光波在空间中同时发射到不同方向。
7.根据权利要求5所述的激光雷达***，其特征在于，所述克尔光频梳模块与所述调制模块之间还设置有可调滤波器，或者所述调制模块与所述光学组件之间还设置有可调滤波器；所述光学组件为准直器及色散元件；
所述可调滤波器，用于调节所述克尔光频梳中每一个波长的激光的频率；
所述色散元件，用于将所述调幅光波散射到空间中进行空间扫描。
8.根据权利要求5所述的激光雷达***，其特征在于，所述激光雷达***还包括环形器；
所述环形器的第一端口，用于接收所述调制器发送的调幅光波；
所述环形器的第二端口，用于将所述调幅光波发送至所述光学组件，以及接收所述光学组件返回的反射光；
所述环形器的第三端口，用于将所述反射光发送至所述探测模块。
9.根据权利要求5所述的激光雷达***，其特征在于，所述探测模块包括多个探测器，所述处理模块包括多个电混频器、滤波器及计算模块；每个所述探测器分别与对应的电混频器连接，每个电混频器分别与对应的滤波器连接；
所述探测器，用于接收对应波长的反射光，并提取对应的反射电信号；
所述电混频器，用于接收对应的所述探测器发送的反射电信号，以及所述本振电信号；
所述滤波器，用于接收对应的所述电混频器发送的反射电信号以及所述本振电信号，得到差频电信号；
所述计算模块，用于根据所述差频电信号确定计算空间中各目标的距离和/或径向速度。
10.一种智能设备，其特征在于，所述智能设备包括权利要求1-9任一项所述的激光雷达***。
11.一种激光雷达的探测方法，其特征在于，应用于激光雷达***中，所述方法包括：
发射连续波激光；
根据所述连续波激光生成克尔光频梳；
产生第一线性调频电信号；
将所述第一线性调频电信号加载至所述克尔光频梳中每一个波长的激光的包络上，形成所述激光雷达***探测用的调幅光波。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述产生第一线性调频电信号，包括：产生线性调频电信号，并分束为所述第一线性调频电信号及本振电信号；
所述方法还包括：
将所述调幅光波发射至空间中，并接收返回的反射光；
提取所述反射光的反射电信号；
根据所述本振电信号及所述反射电信号计算空间中各目标的距离和/或径向速度。
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