[发明专利]光发射模块、光信号检测模块、光学系统和激光雷达系统

说明书

本文公开了一种光发射模块、光信号检测模块、光学系统和激光雷达系统。此光发射模块包括：高频调制信号输出单元，设置为输出预设的至少两个不同频率的高频调制信号；激光发射单元，与所述高频调制信号输出单元连接，设置为发射分别经所述至少两个不同频率的高频调制信号调制后的至少两个不同频率的激光光束；其中，激光发射单元包括激光器，所述激光器包括种子源和光纤放大器，所述光纤放大器用于将种子源发射的光信号放大。

技术领域

本申请实施例涉及激光测距技术领域，例如涉及一种光发射模块、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。

然而，现有的相位法激光雷达方案主要是利用双发射来实现信号的对比， 发射器的稳定性相比接收器来说比较低，双发射导致整个系统的稳定性都会受 到一定的影响。

发明内容

本申请提供一种光发射模块、光信号检测模块、光学系统和激光雷达系统， 以高稳定性实现对目标物体的进行高探测精度，大探测量程的距离测量。

第一方面，一种光发射模块，包括：

高频调制信号输出单元，设置为输出预设的至少两个不同频率的高频调制 信号；

激光发射单元，与所述高频调制信号输出单元连接，设置为发射分别经所 述至少两个不同频率的高频调制信号调制后的至少两个不同频率的激光光束；

其中，激光发射单元包括激光器，所述激光器包括种子源和光纤放大器， 所述光纤放大器用于将所述种子源发射的光信号放大。

第二方面，一种光信号检测模块，包括：

回波信号接收单元，设置为接收第一高频回波信号和第二高频回波信号， 所述第一高频回波信号为第一激光光束被目标物体反射后的激光光束，所述第 二高频回波信号为第二激光光束被所述目标物体反射后的激光光束；

参考信号接收单元，设置为接收第一参考信号和第二参考信号，其中所述 第一参考信号为经第一高频调制信号调制后的参考信号，所述第二参考信号为 经第二高频调制信号调制后的参考信号；

所述第一激光光束为经所述第一高频调制信号调制后的激光光束，所述第 二激光光束为经所述第二高频调制信号调制后的激光光束；所述第一高频调制 信号的频率大于所述第二高频调制信号的频率；

信号处理单元，同时与所述回波接收单元和参考信号接收单元电连接；所 述信号处理单元设置为：根据所述第一参考信号与所述第一高频回波信号之间 的第一相位差获取所述目标物体的第一参考距离值；根据所述第一相位差与第 二相位差获取所述目标物体的第二参考距离值，并根据所述第一参考距离值和 所述第二参考距离值确定所述目标物体的测量距离值；其中，所述第二相位差 为所述第二参考信号与所述第二高频回波信号之间的相位差。

第三方面，一种光学系统，包括：上述的光信号检测模块，以及与所述光 信号检测模块连接的光发射模块；