[发明专利]一种全固态形式的LiDAR传感系统

说明书

本发明公开了一种全固态形式的LiDAR传感系统，包括：光束控制模块分别与激光调制模块和MEMS控制模块连接，激光调制模块与MEMS控制模块连接，MEMS控制模块与MEMS光束操纵传感器连接；光束控制模块与激光发射阵列控制模块连接，激光发射阵列控制模块与激光发射阵列模块连接，激光发射阵列模块与MEMS光束操纵传感器连接；光探测器与信号放大模块连接，信号放大模块与信号处理与控制模块连接，信号处理与控制模块与识别显示模块连接。本发明提供的LiDAR传感系统稳定性高、体积小、功耗低，具有更好的角度分辨率。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，特别涉及一种全固态形式的LiDAR传感系统。

背景技术

近年来激光雷达应用领域广泛，在智能机器人、三维建模、无人驾驶等领域发挥重要作用。目前现有的激光雷达传感器技术按有无机械旋转部件，主要分为电机机械旋转式激光雷达、MEMS微振镜技术混合固态激光雷达和OPA光相控阵激光雷达。机械激光雷达带有控制激光发射角度的旋转部件，比如电机，混合固态激光雷达通过MEMS工艺将器件旋转的部分集成到微振镜芯片，而固态激光雷达则依靠电子部件来控制激光发射角度，无需机械或者微振镜部件。在目前无论是机械式还是固态技术，现有技术的激光雷达系统体积大、功耗大、可靠性差、成本高、工作温度范围小以及难以过车规级认证等，直接制约了激光雷达技术的应用推广。

发明内容

针对现有的激光雷达系统体积大、功耗大、可靠性差、成本高、工作温度范围小以及难以过车规级认证，本发明提出了一种全固态形式的LiDAR传感系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种全固态形式的LiDAR传感系统，包括光束控制模块、激光调制模块、MEMS控制模块、激光发射阵列控制模块、激光发射阵列模块、MEMS光束操纵传感器、光探测器、信号放大模块、信号处理与控制模块和识别显示模块；所述光束控制模块分别与所述激光调制模块和所述MEMS控制模块连接，所述激光调制模块与所述MEMS控制模块连接，所述MEMS控制模块与所述MEMS光束操纵传感器连接；所述光束控制模块与所述激光发射阵列控制模块连接，所述激光发射阵列控制模块与所述激光发射阵列模块连接，所述激光发射阵列模块与所述MEMS光束操纵传感器连接；所述光探测器与所述信号放大模块连接，所述信号放大模块与所述信号处理与控制模块连接，所述信号处理与控制模块与所述识别显示模块连接。

优选的，大组件包括主放大器和前置放大器；所述光探测器与所述前置放大器连接，所述前置放大器与所述主放大器连接，所述主放大器与所述信号处理与控制模块连接。

优选的，所述MEMS光束操纵传感器包括弹簧式MEMS悬臂结构、可调谐光栅和光耦合波导锥；所述弹簧式MEMS悬臂结构上设有MEMS梳状驱动器；所述可调谐光栅的一端与所述MEMS梳状驱动器连接，另一端与所述光耦合波导锥连接。

优选的，所述弹簧式MEMS悬臂结构上设有MEMS悬浮式结构；所述MEMS悬浮式结构包括石墨烯层、二氧化硅层和硅层，所述二氧化硅层依附在在所述硅层上，所述石墨烯层依附在所述二氧化硅层上；对所述石墨烯层图形化，使石墨烯层形成电极板；所述MEMS梳状驱动器通过所述电极板对所述弹簧式MEMS悬臂结构进行拉伸。

优选的，所述硅层厚度为220nm；所述二氧化硅层厚度为2um；所述石墨烯层厚度小于等于1nm。

优选的，所述激光发射阵列模块包括905nm、1550nm或垂直腔面发射激光器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中光束控制模块通过MEMS控制模块控制MEMS光束操纵传感器调制激光光束出射角度，经过调制后的光束到达目标探测物，反射回来被光探测器检测，然后被放大和处理，多次测量后最终在识别显示模块上显示三维实景图像；