一种FMCW激光测距光源非线性校正系统和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114167392A(43)申请公布日2022.03.11(21)申请号202111455678.5(22)申请日2021.11.29(71)申请人电子科技大学长三角研究院（衢州）地址324000浙江省衢州市柯城区芹江东路288号1幢18楼(72)发明人袁国慧王卓然李俊锋赵浩浩张海(74)专利代理机构成都正煜知识产权代理事务所(普通合伙)51312代理人徐金琼(51)Int.Cl.G01S7/497(2006.01)G01S17/34(2020.01)权利要求书4页说明书10页附图4页(54)发明名称一种FMCW激光测距光源非线性校正系统和方法(57)摘要本发明公开了一种FMCW激光测距光源非线性校正系统和方法，属于激光雷达、激光测距、激光三维扫描等领域，解决现有技术无法准确提取目标位置，从而影响对目标的探测识别等问题。本发明首先初始化半导体激光器LD、SOA和FPGA；再对经过SOA放大的锯齿波或三角波光源信号使用光电探测器PD进行采集并传输到FPGA主控单元进行处理，处理后输出功率反馈控制信号到SOA驱动控制器；对经过系统中的马赫‑增德尔干涉仪产生的拍频信号使用PD进行采集并传输到FPGA主控单元进行处理，处理后输出迭代后的锯齿波或三角波调制信号对LD非线性进行校正。本发明用于高精度的激光测距、激光雷达及三维成像等应用场景。CN114167392ACN114167392A权利要求书1/4页1.一种FMCW激光测距光源非线性校正系统，其特征在于，包括半导体激光器LD，依次与半导体激光器LD的输出端相连接的隔离器ISO、光衰减器VOA和光放大器SOA，光放大器SOA的输出端连接80∶10∶10的耦合器，耦合器的第一端口输出作为测量路信号的80％的光，且与环形器相连接；还包括与环形器的输出端依次相连接的光电探测器PD和频谱分析仪；耦合器的第二端口和第三端口分别输出参考路信号10％的光；第二端口依次连接光电探测器PD和FPGA系统；第三端口依次连接50∶50的第一耦合器、延时光纤和50∶50的第二耦合器组成的马赫‑增德尔干涉仪、光电探测器PD和FPGA系统；其中，FPGA系统的输出端与SOA驱动控制器相连接，SOA驱动控制器的输出端分别与半导体激光器LD和光放大器SOA相连接；其中，马赫‑增德尔干涉仪通过50∶50的第一耦合器将光信号从一路信号分为二路信号，一路信号经过固定长度差的延时光纤后，与另一路信号通过50：50的第二耦合器合为一路信号。2.一种FMCW激光测距光源非线性校正方法，其特征在于，包括：步骤1：首先初始化半导体激光器LD、光放大器SOA和FPGA系统；步骤2：初始化后，对经过系统中的光放大器SOA输出的调制光信号使用光电探测器PD进行采集并传输到FPGA系统的FPGA主控单元进行处理，处理后输出反馈式的控制信号到SOA驱动控制器；步骤3：若从光放大器SOA输出的光功率稳定到给定的一个小区间内，执行步骤4，否则重复步骤2；步骤4：对经过系统中的马赫‑增德尔干涉仪产生的拍频信号使用光电探测器PD进行采集并传输到FPGA系统的FPGA主控单元进行处理，使用处理后输出迭代后的锯齿波或三角波周期信号对半导体激光器LD的扫频光源中的非线性进行校正。3.根据权利要求2所述的一种FMCW激光测距光源非线性校正方法，其特征在于：所述步骤1具体为：步骤1.1：设置光放大器SOA的初始温度为25℃，初始电流为350mA，初始直流信号并将直流信号存储在FPGA系统的ROM里，作为初始的控制信号，初始的控制信号通过FPGA系统的DA1端口输出，DA1端口连接到SOA驱动控制器的调制端口，其中，直流信号在经过系统处理后得到反馈式的控制信号；步骤1.2：设置半导体激光器LD的初始温度为25℃，初始电流为350mA，初始锯齿波或三角波周期信号，将初始的锯齿波或三角波周期信号存储在FPGA系统的ROM里，初始的锯齿波或三角波周期信号通过FPGA系统的DA2端口输出，DA2端口连接到半导体激光器LD的激光二极管驱动控制器的调制端口。4.根据权利要求3所述的一种FMCW激光测距光源非线性校正方法，其特征在于：所述步骤2具体为：步骤2.1：初始化后，经过系统中的光放大器SOA输出的光功率，通过光电探测器PD进行采集，光电探测器PD进行功率转换后的电信号连接到FPGA系统的AD模块输入口中，AD模块输入口再将采集的电信号传递到FPGA系统的FPGA主控单元；2CN114167392A权利要求书2/4页步骤2.2：传递到FPGA主控单元的电信号通过均衡算法处理，处理后输出的结果传递到DA1端口，DA1端口再将结果输出到SOA驱动控制器的调制端口，对光路中的光功率进行实时控制。5.