一种基于时间透镜效应的激光雷达装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116027300A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202310129477.9(22)申请日2023.01.31(71)申请人鹏城实验室地址518000广东省深圳市南山区兴科一街2号(72)发明人谢启杰张蓝萱纳全鑫张楠(74)专利代理机构深圳市君胜知识产权代理事务所(普通合伙)44268专利代理师王永文(51)Int.Cl.G01S7/486(2020.01)G01S7/4865(2020.01)G01S7/481(2006.01)G01S17/10(2020.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称一种基于时间透镜效应的激光雷达装置(57)摘要本发明公开了一种基于时间透镜效应的激光雷达装置，用于飞行时间测试法中，所述激光雷达装置包括：时间透镜系统、脉冲激光源、光纤环形器、光束收发器、光放大器、光电探测器以及高速示波器，所述时间透镜系统设置在所述激光雷达装置的接收端，所述时间透镜系统用于在测距时将接收到的回波激光脉冲序列进行脉宽压缩和峰值功率提升。通过在激光雷达装置中设置有时间透镜系统对接收的回波激光脉冲序列进行脉宽压缩和峰值功率提升，达到提升激光雷达装置从噪声中提取目标物散射信号的能力和测距量程的效果。CN116027300ACN116027300A权利要求书1/2页1.一种基于时间透镜效应的激光雷达装置，用于作为飞行时间测试法中的激光雷达装置，其特征在于，包括：时间透镜系统，所述时间透镜系统设置在所述激光雷达装置的接收端，所述时间透镜系统用于在测距时将接收到的回波激光脉冲序列进行脉宽压缩和峰值功率提升。2.根据权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，所述时间透镜系统包括：射频信号发生模块、射频放大器、电光相位调制器以及色散介质；所述射频信号发生模块与所述射频放大器连接，所述射频信号发生模块用于输出时钟同步的方波信号与正弦波信号；所述射频放大器分别与所述射频信号发生模块和所述电光相位调制器连接，所述射频放大器用于放大所述正弦波信号功率，并用功率放大后的所述正弦波信号驱动所述电光相位调制器；所述电光相位调制器分别与所述射频放大器和所述色散介质连接，所述色散介质用于提供色散并使所述回波激光脉冲序列时域上转化为由多个窄脉冲组成的脉冲簇；其中，所述时间透镜系统根据所述电光相位调制器的调制深度以及通过数值优化得出所述色散介质的特定色散值，使所述回波激光脉冲序列转化为由多个窄脉冲组成的脉冲簇。3.根据权利要求2所述的激光雷达装置，其特征在于，还包括：脉冲激光源、光纤环形器、光束收发器、光放大器、光电探测器以及高速示波器；所述脉冲激光源分别与所述射频信号发生模块和所述光纤环形器连接，所述脉冲激光源用于输出激光脉冲序列；所述光纤环形器具有第一出口、第二出口以及第三出口，所述第一出口与所述脉冲激光源连接，所述第二出口与所述光束收发器连接，所述第三出口与所述光放大器连接，所述光纤环形器用于将所述激光脉冲序列从所述第一出口传输至所述第二出口后送至所述光束收发器，所述光纤环形器还用于将接收到的所述回波激光脉冲序列从所述第二出口传输至所述第三出口；所述光束收发器与所述第二出口连接，所述光束收发器用于扩大所述激光脉冲序列的发射端尺寸并压缩所述激光脉冲序列的发散角，并将所述激光脉冲序列照射至目标物；所述光放大器分别与所述第三出口和所述电光相位调制器连接，所述光放大器用于放大所述回波激光脉冲序列的功率并将功率被放大的所述回波激光脉冲序列传输至所述电光相位调制器进行时域相位调制；所述光电探测器分别与所述色散介质和所述高速示波器连接，所述光电探测器用于将所述时间透镜系统处理后的所述回波激光脉冲序列转换成射频脉冲序列；所述高速示波器与所述光电探测器连接，所述高速示波器与所述射频信号发生模块时钟同步，所述高速示波器用于对所述射频脉冲序列进行观察和测量。4.根据权利要求2所述的激光雷达装置，其特征在于，所述射频放大器的工作带宽为1‑6GHz。5.根据权利要求2所述的激光雷达装置，其特征在于，所述射频信号发生模块输出的所述方波信号的高电平电压为5V，低电平电压为0V，并且可调节所述方波信号的占空比。2CN116027300A权利要求书2/2页6.根据权利要求2所述的激光雷达装置，其特征在于，所述电光相位调制器为硅基相位调制器或薄膜铌酸锂相位调制器。7.根据权利要求3所述的激光雷达装置，其特征在于，所述脉冲激光源输出的所述激光脉冲序列与所述射频信号发生模块输出的所述正弦波信号时钟同步。8.根据权利要求3所述的激光雷达装置，其特征在于，所述脉冲激光源输出的所述激光脉冲序列的中心波长为1550nm。9.根据权利要求3所述的激光雷达装置，其特征在于，所述光束收发器为光学相控阵