[发明专利]一种双光谱超表面、点云产生器件及激光雷达发射系统

说明书

本发明提供一种双光谱超表面、双光谱准直‑点云/多线产生器件及包含其的激光雷达发射系统，双光谱超表面设置于同一表面，包括呈阵列状排列的多个超表面结构单元，每个所述超表面结构单元的中心位置，或者每个所述超表面结构单元的中心位置和顶点位置分别设置有一个纳米结构；所述超表面结构单元能够高效率透过不同波段的光，所述不同波段的光包括近红外光930‑950nm和近红外光1530‑1570nm。双光谱准直‑点云/多线产生器件及激光雷达发射系统，把准直系统和衍射光学元件，包括点云和多线产生器件集成到一个单一器件上，结构简单、重量轻、体积小且易于集成的优点。

技术领域

本发明涉及超表面器件领域，尤其涉及一种双光谱超表面、双光谱准直-点云/多线产生器件及激光雷达发射系统。

背景技术

激光雷达在汽车自动驾驶、精密建模以及三维遥感等科学与工业领域中作为基本元器件起着至关重要的作用。传统激光雷达发射系统由单一波长的激光、准直透镜、衍射光学元件(用于产生点云)构成。然而，传统的激光雷达发射系统有着体积大、重量沉、结构复杂和不能分别物体材质等方面的不足。

发明内容

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种双光谱超表面、双光谱准直-点云/多线产生器件及包含其的激光雷达发射系统。

本发明实施例的第一方面提供一种双光谱超表面，设置于同一表面，包括呈阵列状排列的多个超表面结构单元，每个所述超表面结构单元的中心位置，或者每个所述超表面结构单元的中心位置和顶点位置分别设置有一个纳米结构；所述超表面结构单元能够高效率透过不同波段的光，所述不同波段的光包括近红外光930-950nm和近红外光1530-1570nm。

可选地，所述超表面结构单元为正六边形和/或正方形；

当入射光为偏振光或非偏振光时，该双光谱超表面上的所述纳米结构沿第一轴和第二轴分别轴对称，且将所述纳米结构沿着所述第一轴和所述第二轴进行切分所得到的多个纳米结构单元相同，其中所述第一轴和所述第二轴垂直，且所述第一轴和所述第二轴分别垂直于所述纳米结构的高度方向；不同位置的所述纳米结构在不同波长下的光相位不同。

本发明实施例的第二方面提供一种双光谱准直-点云/多线产生器件，包括：

基板，在两个光谱时都具有高透过率；

如上任意一项所述的双光谱超表面，设置于所述基板的两面，其中靠近光源一面为准直超表面，其用于激光光源的发散光速；其中远离光源的一面为点云/多线产生超表面，其用于在远场产生点云/多线。

可选地，所述基板为石英玻璃或者肖特玻璃或者冕牌玻璃，所述基板的厚度为0.1mm至10mm。

可选地，所述准直超表面的相位满足：

其中，为准直超表面对第一近红外光的相位分布，r为准直超表面沿半径方向的位置，λ₁在近红外光930-950nm中，f₁为准直超表面对第一近红外光的焦距；为准直超表面对第二近红外光的相位分布，r为准直超表面沿半径方向的位置，λ₂在近红外光1530-1570nm中，f₂为准直超表面对第二近红外光的焦距。

可选地，所述点云/多线产生超表面的相位分布由远场点云/多线分布决定，此相位分布可由Gerchberg-Saxton迭代算法计算得到。

本发明的双光谱准直-点云/多线产生器件，把准直系统和衍射光学元件(点云/多线产生器件)集成到一个单一器件上，结构简单、重量轻、体积小且易于集成。

本发明实施例的第三方面提供一种激光雷达发射系统，包括：

两个激光器，中心波长分别在940nm与1550nm；