[实用新型]激光雷达及其相控阵激光发射单元

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光探测技术领域，特别涉及一种激光雷达及其相控阵激光发射单元。

背景技术

激光雷达是一种用激光探测和测距的传感器，其原理与普通声波雷达和声呐类似。即用发射装置向目标发射出激光脉冲，通过接收装置测量返回脉冲的延迟和强度来测量目标的距离与反射率。

为实现全方位的监测，雷达需进行360度空间的扫描。传统的雷达一般采用机械驱动的模式，即机械装置带动雷达的发射单元全方位转动，以实现360 度扫描。但是，这样的雷达使用笨重的机械装置，使得扫描速率缓慢。而且，机械转动装置一旦故障后很难继续正常使用。

与传统的普通雷达类似，目前市场上的激光雷达也使用机械转动的方式进行360度的空间扫描。这就造成了激光雷达与传统雷达一样，产品具有体积大、扫描慢、价格高昂和机械装置故障后难以继续正常使用的缺点，从而不利于大规模使用在消费电子领域。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有激光雷达体积大、扫描慢的问题，提供一种能减小体积且提高扫描速率的激光雷达及其相控阵激光发射单元。

一种相控阵激光发射单元，包括：

可调式激光光源，用于产生波长按预设规则变化的激光光束；

激光分束组件，包括光入射端及多个光出射端，所述光入射端与所述可调式激光光源连通，所述激光光束经所述光入射端入射后分别从所述多个光出射端出射，以得到多路激光；及

多个用于分别发射所述多路激光的光发射天线，所述多个光发射天线分别与所述光出射端配合，以形成多个相互并联且供所述多路激光传输的激光光路；

其中，所述光入射端与每个所述激光光路末端之间的光波导的长度不同，以使经所述多个光发射天线发射的所述多路激光之间产生相位差。

在其中一个实施例中，所述激光分束组件为具有多个输出端的光耦合器或光分束器。

在其中一个实施例中，所述光耦合器为边缘耦合器或光栅耦合器，所述光分束器为方向耦合器或多模干涉器。

在其中一个实施例中，所述多个光发射天线呈一维阵列分布。

在其中一个实施例中，所述光入射端与任意相邻两个所述激光光路末端之间的光波导的长度差相同。

在其中一个实施例中，所述多个光发射天线呈二维阵列排列。

在其中一个实施例中，所述光发射天线为光栅耦合器。

一种激光雷达，包括：

如上述优选实施例中任一项所述的相控阵激光发射单元；

回波接收单元，用于接收所述多路激光在远场干涉形成的主光束经标的物反射所产生的回波信号；及

与所述相控阵激光发射单元及所述回波接收单元通讯连接的处理器。

上述激光雷达及其相控阵激光发射单元，通过激光分束组件与多个光发射天线配合，可发出多路激光。而由于经多个光发射天线发射的多路激光频率相同且存在固定相位差，故多路激光便可在远场通过干涉得到辐射方向图，以在特定方向上形成最强的主光束，实现扫描。进一步的，可调式激光光源可改变激光光束的波长，从而使多路激光的相位也相应改变，进而在远场得到不同的辐射方向图，从而使得最强的主光束的方向实现动态调整。激光光束的波长按预设规则变化，则可在远场得到各种辐射方向图，并使主光束的方向覆盖待扫描区域，从而实现全方位扫描。因此，此相控阵激光雷达无需机械旋转部件便能实现全方位监测，从而有利于减小体积。而且，此相控阵激光雷达扫描的速率由相位变化的频率决定，而相位变化的频率又与激光光束波长变化的频率有关，并不会受到机械旋转部件旋转速度的限制。因此，激光雷达的扫描速度也更快。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例中激光雷达的模块示意图；

图2为本实用新型一个实施例中相控阵激光发射单元的结构示意图；

图3为产生激光光束的时序图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。