[实用新型]光发射单元、光信号检测模块、光学系统和激光雷达系统

说明书

本实用新型公开了一种光发射单元、光信号检测模块、光学系统和激光雷达系统。此光发射单元包括：光源子单元、高频调制子单元和差频子单元；光源子单元用于发出初始光束；高频调制子单元用于通过光混频技术对初始光束进行频率调制，发出至少两种不同频率的高频发射信号；差频子单元用于将任意两种不同频率的高频发射信号进行差频处理，发出至少一种低频发射信号；其中，至少一种高频发射信号和至少一种低频发射信号作为探测光信号，由光发射单元发出。本实用新型的技术方案，通过光混频技术和差频技术对光源子单元发出的初始光束进行调制，缩短了调制光束所用的时间，从而提高了探测光信号的发射速度，从而提高了激光雷达系统的探测速度。

技术领域

本实用新型实施例涉及激光测距技术领域，尤其涉及一种光发射单元、光信号检测模块、光学系统和激光雷达系统。

背景技术

激光雷达系统，是以发射激光束(探测光信号)探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。激光雷达系统可探测目标物体的有关信息,如目标物体的方位、距离、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对目标物体进行探测、跟踪和识别。激光雷达系统是汽车自动驾驶、机器人定位导航、空间环境测绘和安保安防等领域必不可少的核心传感器。在实际应用中，按照原理不同，激光雷达系统可分为：三角法激光雷达系统，基于时间飞行的脉冲法激光雷达系统，相位法激光雷达系统。其中，相位法激光雷达系统是通过将一定频率的正弦调制信号加载到激光器上，利用发射信号(探测光信号)和接收信号(回波信号) 之间的相位差所含有的距离信息来实现对被测目标物体的距离的测量。

但是，目前利用电学元件对发射信号的频率进行调制，发射信号的调制速度慢，电磁干扰严重，导致现有相位法激光雷达系统探测速度较慢。

实用新型内容

本实用新型提供一种光发射单元、光信号检测模块、光学系统和激光雷达系统，提高探测光信号的发射速度，以提高激光雷达系统的探测速度。

第一方面，本实用新型实施例提出一种光发射单元，该光发射单元包括：光源子单元、高频调制子单元和差频子单元；

所述光源子单元用于发出初始光束；

所述高频调制子单元用于通过光混频技术对所述初始光束进行频率调制，发出至少两种不同频率的高频发射信号；

所述差频子单元用于将任意两种不同频率的高频发射信号进行差频处理，发出至少一种低频发射信号；

其中，至少一种所述高频发射信号和至少一种所述低频发射信号作为探测光信号，由所述光发射单元发出。

进一步地，所述高频调制子单元包括频率合成器；

所述频率合成器用于通过直接数字频率合成技术将预设的至少两个不同的高频率值加载到所述光源子单元发出的初始光束上，以形成至少两种不同频率的高频发射信号。

进一步地，所述光源子单元包括低功率连续激光二极管。

进一步地，所述光源子单元还包括准直透镜，所述低功率连续激光二极管与所述准直透镜沿光束的传播方向依次排列；

所述准直透镜用于对所述低功率连续激光二极管发出的初始光束进行准直。

第二方面，本实用新型实施例提供一种光信号检测模块，该光信号检测模块包括：接收单元和信号处理单元，所述接收单元与所述信号处理单元电连接；

所述接收单元用于接收被目标物体反射的高频回波信号，并将所述高频回波信号转换为高频电信号，又将所述高频电信号与本振信号进行混频，得到差频测量信号；

所述信号处理单元用于通过全相位快速傅里叶变换鉴相技术将所述差频信号与基准信号进行比较得到相位差，进而通过所述相位差获取所述目标物体的距离值。

进一步地，所述接收单元包括光电探测器；