[实用新型]激光雷达及其二维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二维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，提供一种体积较小且扫描速率较高的激光雷达及其二维相控阵激光发射单元。

一种二维相控阵激光发射单元，包括：

激光分束组件，包括光入射端及多个光出射端，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；

多个用于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多个光出射端配合，以形成多个相互并联且供所述多路激光传输的激光光路，所述多个光发射天线呈NxM矩阵分布，其中M、N均为大于或等于2的整数；及

多个相位调节器，每个所述相位调节器用于调节对应的所述激光光路上的所述多路激光的相位。

在其中一个实施例中，所述激光分束组件包括1到N光耦合器及N个1到M光耦合器，其中，所述1到N光耦合器的入射端作为所述光入射端，所述1到M光耦合器的出射端作为所述光出射端，且N个所述1到M光耦合器的入射端分别与所述1到N光耦合器的输出端连通。

在其中一个实施例中，所述1到M光耦合器及所述1到N光耦合器为边缘耦合器或光栅耦合器。

在其中一个实施例中，所述多个相位调节器分别设置于所述多个激光光路上。

在其中一个实施例中，位于所述NxM矩阵同一行或同一列上的所述光发射天线所对应的所述激光光路，由同步的所述相位调节器实现相位调节。

在其中一个实施例中，位于所述NxM矩阵同一行或同一列上的所述光发射天线所对应的所述激光光路，由同一个所述相位调节器实现相位调节。

在其中一个实施例中，所述光发射天线为光栅耦合器。

在其中一个实施例中，所述相位调节器为包括光波导及用于对所述光波导进行加热的微型加热器，所述光波导位于所述激光光路上。

在其中一个实施例中，所述相位调节器包括Pn节及用于调节所述Pn节两端电压的电压调节器，所述Pn节位于所述激光光路上。

一种激光雷达，其特征在于，包括：

如上述优选实施例中任一项所述的二维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辐射主光束经标的物反射所产生的回波信号；及

与所述二维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。

上述激光雷达及其二维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。而且，通过相位调节器调节可使多路激光存在固定的相位差，从而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，多路激光的相位改变可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，最终实现全方位的扫描。因此，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。进一步的，激光雷达扫描的速率由相位调节的频率决定，而不会受到机械旋转部件旋转速度的限制，故激光雷达的扫描速度也更快。因此，上述激光雷达及其二维相控阵激光发射单元的体积较小且扫描速率更高。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例中激光雷达的模块示意图；

图2为图1所示激光雷达中二维相控阵激光发射单元的结构示意图。

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。