[发明专利]一种实现激光雷达的探头与机箱分离的方法及激光雷达

权利要求书

1.一种实现激光雷达的探头与机箱分离的方法，其特征在于：激光雷达的探头为裸露安装在外部环境中的光学镜头，激光雷达机箱为内部安装有产生激光信号的元器件、接收激光信号的元器件以及处理激光信号的电子学元器件的与外界相隔离的机箱结构，其中机箱中元器件产生的激光脉冲通过光纤形成发散激光束，发散激光束通过激光雷达的探头形成准直激光束并照射到目标物上，在目标物上形成点阵照明，目标物被照亮后形成激光光斑，形成的激光光斑产生反射激光束，反射激光束通过激光雷达的探头形成汇聚激光束，汇聚激光束通过光纤回传到激光雷达机箱中的元器件中，进行分析处理。

2.一种如权利要求1所述的实现激光雷达的探头与机箱分离的方法的激光雷达，其特征在于：所述激光雷达包括有机箱、探头以及光纤束，所述机箱内包括有有M×N+1个激光器、激光器电源、用于对所述激光器产生脉冲触发控制信号的触发信号发生器、二维发射光纤阵列中的M×N个入射端光纤连接头、一对设置在第一光纤两端的光纤连接头、微透镜、二维发射光纤阵列中的M×N个出射端光纤连接头、分别接收起始信号的第一光电探测器和接收停止信号的第二光电探测器、用于给所述第一光电探测器和第二光电探测器提供偏置电压的探测器电源、分别依次用于对所述第一光电探测器和第二光电探测器中的信号进行放大处理的放大电路、时间鉴别电路和时间数字转换电路，M×N个所述入射端光纤连接接头分别对应与M×N个所述激光器耦合，另一个所述激光器与所述第一光纤连接头相耦合，M×N个出射端光纤连接头分别对应与所述第二光电探测器进行耦合，其中M与N都为≥1的自然整数；所述探头包括有二维发射光纤阵列的出射端面、设置在所述出射端面上的M×N条激光器侧光纤纤芯、激光发射透镜、形成在所述激光器侧光纤纤芯和激光发射透镜之间的发散激光束、窄带滤光片、激光接收透镜、二维接收光纤阵列端面、设置在所述二维接收光纤阵列端面上的M×N条探测器侧光纤纤芯以及形成在所述探测器侧光纤纤芯和激光接收透镜之间的汇聚激光束；所述光纤束包括有M×N条发射光纤、M×N条接收光纤以及第一光纤，其中M×N条所述发射光纤的出射端连接在所述二维发射光纤阵列的出射端面上的M×N条激光器侧光纤纤芯，M×N条所述接收光纤的入射端连接在所述二维接收光纤阵列的出射端面上的M×N条探测器侧光纤纤芯。

3.根据权利要求2所述的一种激光雷达，其特征在于：所述激光器为激光二极管、固体激光器或光纤激光器中的一种。

4.根据权利要求2所述的一种激光雷达，其特征在于：二维发射光纤阵列的所述出射端面上设置有呈二维排列的M×N个开孔，每一开孔中安装有一条所述光纤纤芯，其中M与N都为≥1的自然整数。

5.根据权利要求4所述的一种激光雷达，其特征在于：所述二维接收光纤阵列端面上设置有呈二维排列的M×N个开孔，每一开孔中安装有一条所述光纤纤芯，其中M与N都为≥1的自然整数。

6.根据权利要求4或5所述的一种激光雷达，其特征在于：所述开孔为通过采用微细加工技术形成的小孔结构。

7.根据权利要求2所述的一种激光雷达，其特征在于：所述第一光电探测器和第二光电探测器为采用雪崩光电二极管探测器或P型-本征-N型半导体构成的二极管探测器中的一种。

8.根据权利要求2所述的一种激光雷达，其特征在于：所述微透镜为用于将来自光纤的信号耦合至所述第一光电探测器和第二光电探测器中的微细透镜结构。

9.根据权利要求2所述的一种激光雷达，其特征在于：所述激光发射透镜为由一个透镜构成或由几个透镜形成的透镜组构成。

10.根据权利要求2所述的一种激光雷达，其特征在于：所述激光器电源为可提供快速脉冲驱动能力的电源结构。