[发明专利]一种基于二维光学相控阵的主瓣栅瓣多点扫描激光雷达

权利要求书

1.一种基于二维光学相控阵的主瓣栅瓣多点扫描激光雷达，其特征在于，包括：

近红外单波长脉冲激光器，用于发射激光光束，所述激光光束为TE模式；

二维光学相控阵芯片，所述二维光学相控阵芯片能够接收激光器发射的激光光束、对接收的激光光束进行分束和相位调制、发射相位调制后的激光光束，二维光学相控阵芯片发射的激光光束的主瓣和栅瓣同时对目标进行扫描；

接收器，所述接收器能够同时接收目标反射的主瓣回波信号和栅瓣回波信号得到扫描信号，能够发送扫描信号。

2.如权利要求1所述的一种基于二维光学相控阵的主瓣栅瓣多点扫描激光雷达，其特征在于，还包括计算机图像处理系统，所述计算机图像处理系统能够接收接收器发送的扫描信号并对扫描信号进行信号处理和显示。

3.如权利要求1所述的一种基于二维光学相控阵的主瓣栅瓣多点扫描激光雷达，其特征在于，所述近红外单波长脉冲激光器和二维光学相控阵芯片之间设有锥形光纤，所述锥形光纤大端朝向近红外单波长脉冲激光器小端朝向二维光学相控阵芯片。

4.如权利要求1所述的一种基于二维光学相控阵的主瓣栅瓣多点扫描激光雷达，其特征在于，所述接收器包括透镜和探测器，透镜同时接收目标反射的主瓣回波信号和栅瓣回波信号并折射至探测器，探测器接收透镜折射的主瓣回波信号和栅瓣回波信号得到扫描信号发送扫描信号。

5.如权利要求1所述的一种基于二维光学相控阵的主瓣栅瓣多点扫描激光雷达，其特征在于，所述二维光学相控阵芯片包括光耦合器、光分束器、移相器和二维天线阵列，光耦合器将近红外单波长脉冲激光器发射的激光光束耦合到二维光学相控阵芯片中，光分束器将光耦合器耦合到二维光学相控阵芯片中的激光分束，移项器能够对耦合到二维光学相控阵芯片中的激光光束进行相位调制，相位调制后的激光光束通过天线单元发射用于扫描。

6.如权利要求5所述的一种基于二维光学相控阵的主瓣栅瓣多点扫描激光雷达，其特征在于，所述位于二维天线阵列同一行的天线单元所发射的激光光束之间存在相位差、位于二维天线阵列同一列的天线单元所发射的激光光束之间存在相位差。

7.如权利要求5所述的一种基于二维光学相控阵的主瓣栅瓣多点扫描激光雷达，其特征在于，所述光耦合器、光分束器、移相器和二维天线阵列顺次设置。

8.如权利要求5所述的一种基于二维光学相控阵的主瓣栅瓣多点扫描激光雷达，其特征在于，所述二维天线阵列为N_x×N_y矩阵，位于二维天线阵列第一行第一列的天线单元作为二维天线阵列原点，第一行天线单元均位于x轴上，第一列天线单元均位于y轴上，(m，n)表示天线单元的坐标，二维光学相控阵芯片的远场辐射场E表达式为：

u_x＝kd_xcosψsinθ-α_x

u_y＝kd_ysinψsinθ-α_y

式中E_mn代表坐标(m，n)的天线单元的辐射场，I_mn表示坐标(m，n)天线单元的激励振幅，R是二维光学相控阵芯片到观察点的距离，j代表虚数单位，k代表波束，C代表天线单元因子，d_x代表x方向上两个相邻天线单元的间距为，d_y代表y方向上两个相邻天线单元的间距，α_x代表x方向上两个相邻天线单元的相位差，α_y代表y方向上两个相邻天线单元的相位差，θ代表观察点与二维天线阵列原点的连线矢量与z轴的夹角，ψ代表观察点与二维天线阵列原点的连线矢量在xy平面投影与x轴的夹角。