[发明专利]返回路径中具有光学放大器的LIDAR设备

说明书

光检测和测距(LIDAR)设备包括：光回路，其包括：激光源，其被配置为发射激光束；光束分离器，其可操作地耦接至激光源，光束分离器被配置为使朝向目标传播的激光束分离；第一光学放大器，其耦接至光束分离器，第一光学放大器被配置为在返回路径中接收从目标反射的返回激光束并放大返回激光束以输出放大的返回激光束；以及光学组件，其可操作地耦接至第一光学放大器，光学组件被配置为基于放大的返回激光束来输出电流。

相关申请

本申请要求于2019年3月18日提交的美国专利申请16/356,927的35U.S.C.119(e)下的权益，该美国专利申请的整体内容通过引用被并入至本文中。

技术领域

本发明通常涉及提供改善的信噪比的光检测和测距(LIDAR)设备。

背景技术

在理想情况下，一般地，通过发出更多光功率(即，更多光子)或者通过扩大收集路径中的孔径大小来增加从目标接收到的光子(光)的数目。然而，考虑到因人眼安全以及LIDAR设备的大小和成本的偏好造成的限制，这两种方法都不是可扩展的。

增大信噪比(SNR)的另一个方式是通过使用具有高增益和高响应度的光电检测器。然而，这样的检测器或传感器(例如，雪崩光电二极管)可能具有低饱和度光功率的特点，这可能在检测反射对象时致使LIDAR设备失去辨别力，从而降低传感器的动态范围。

发明内容

本发明包括但不限于以下示例实现。一些示例实现提供了光检测和测距(LIDAR)设备，其包括：光回路，包括：激光源，其被配置为发射激光束；光束分离器，其可操作地耦接至所述激光源，所述光束分离器被配置为使朝向目标传播的激光束分离。所述光回路还包括第一光学放大器，所述第一光学放大器可操作地耦接至所述光束分离器。所述第一光学放大器被配置为：在返回路径中接收从所述目标反射的返回激光束，以及放大返回激光束以输出放大的返回激光束。所述光回路还包括光学组件，所述光学组件可操作地耦接至所述第一光学放大器，所述光学组件被配置为基于放大的返回激光束来输出电流。

根据本发明的另一个方面，用于光检测和测距(LIDAR)设备的光回路包括：激光源，其被配置为发射朝向目标传播的激光束；第一光学放大器，其可操作地耦接至所述激光源。所述第一光学放大器被配置为：在返回路径中接收从所述目标反射的返回激光束，以及放大所述返回激光束以输出放大的返回激光束。所述光回路还包括光学组件，所述光学组件可操作地耦接至所述第一光学放大器，所述光学组件被配置为基于放大的返回激光束和本地振荡信号来输出电流。

根据本发明的又一个方面，一种方法包括：通过激光源发射激光束；通过光学放大器在返回路径中接收从目标反射的返回激光束；通过所述光学放大器放大所述返回激光束以输出放大的返回激光束；将放大的返回激光束与本地振荡信号的一部分混合；以及通过光学组件基于放大的返回激光束来输出电流。

通过阅读下面的详细描述和下面简要描述的附图，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得清楚。本发明包括本发明中所提出的两个、三个、四个或更多个特征或要素的任意组合，而无论这些特征或要素在这里所描述的特定示例实现中是否被明确组合或以其他方式叙述。本发明意在整体阅读，使得本发明在任意方面和示例实现中的任意可分离特征或要素都应被视为可组合的，除非本发明的上下文清楚地另有说明。

因此，将要理解，提供该简要概述仅是为了总结一些示例实现以便提供对本发明的某些方面的基本理解。因此，将要理解，上述示例实现仅是示例，并且不应被解释为以任意方式缩小本公开的范围或精神。通过以下结合附图的详细描述，其他示例实现、方面和优点将变得清楚，附图举例说明了一些所描述的示例实现的原理。

附图说明

图1示出根据本发明的典型实施例的LIDAR设备；

图2示出根据本发明的实施例的图1的LIDAR设备的光回路的方面；