[发明专利]一种用于激光雷达的半导体激光发射系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于激光雷达的半导体激光发射系统及方法，包括所述半导体激光发射系统包括激光光源、反射棱镜、汇聚透镜组、柱面镜、匀光棒，以及扩束透镜组；所述激光光源布置于反射棱镜两侧，激光光源发射至少两路光束，经由反射棱镜对光束进行组束；所述汇聚透镜组包括第一透镜和第二透镜，依次对组束后的光束进行汇聚；柱面镜的入射面接收汇聚后的光束，经由柱面镜的出射面进入所述匀光棒内部多次全反射后射出出射面，经过所述扩束透镜组进行扩束射出。本发明通过设计镜组结构，从而完成对激光发散角的调整，形成符合发散角要求的均匀照射光。利用匀光棒消除了激光的相干性，在对目标进行成像时，减少散斑效应，提高成像质量。

技术领域

本发明涉及半导体激光发射技术领域，特别涉及一种用于激光雷达的半导体激光发射系统及方法。

背景技术

半导体激光器具有电光转换效率高、体积小、重量轻等优点，使得它的应用变得越来越广泛。单发光区半导体激光器无法做到极高的功率，因此出现了将多个条阵半导体激光器叠层阵列形成面阵激光器。利用面阵半导体激光器(波长为808nm)作为激光雷达的光源，可以大大减小系统体积，便于后期维护与保养。。

现有技术的不足之处在于，该类型半导体激光具有光斑大、发散角大、像散大等特点，限制了其进一步的应用。其他的用于激光雷达的基于巴条面阵半导体激光的发射系统，体积庞大、结构复杂、不易装配调试。

发明内容

本发明的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种用于激光雷达的半导体激光发射系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

一方面的技术方案：一种用于激光雷达的半导体激光发射系统，所述半导体激光发射系统包括激光光源、反射棱镜、汇聚透镜组、柱面镜、匀光棒，以及扩束透镜组；

所述激光光源布置于所述反射棱镜两侧，所述激光光源发射两路光束，经由所述反射棱镜对光束进行组束；

所述汇聚透镜组包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和第二透镜依次对组束后的光束进行汇聚；

所述柱面镜的入射面接收汇聚后的光束，经由所述柱面镜的出射面进入所述匀光棒内部多次全反射后射出出射面，经过所述扩束透镜组进行扩束射出。

作为本发明的进一步的方案：所述激光光源采用两个大功率的巴条面阵半导体脉冲激光器作为光源。

作为本发明的进一步的方案：所述反射棱镜为等腰直角棱镜。

作为本发明的进一步的方案：所述所述第一透镜和第二透镜均为球面镜。

作为本发明的进一步的方案：所述柱面镜的入射面为平面，出射面为凹柱面。

作为本发明的进一步的方案：所述扩束透镜组包括第一扩束镜和第二扩束镜。

作为本发明的进一步的方案：所述匀光棒与扩束镜组的发散角的压缩角范围为0.01°-1°。

作为本发明的进一步的方案：所述反射棱镜、汇聚透镜组、柱面镜、匀光棒，以及扩束透镜组的材质均为火石光学玻璃。

另一方面的技术方案：一种包括如上述任一项所述的一种用于激光雷达的半导体激光发射系统的方法，具体步骤包括：

S1、所述激光光源发射两路光束，经由反射棱镜的两个反射面进行反射和组束后，得到水平方向的光束；

S2、水平方向的光束进入汇聚透镜组进行缩束，缩束后的光束进入柱面镜进行进一步光束压缩聚焦；

S3、光束压缩聚焦后进入匀光棒发生多次全反射，在匀光棒的末端面得到均匀的光斑面，最后通过扩束透镜组进行扩束射出。

作为本发明的进一步的方案：根据激光雷达实际运行情况匹配设置半导体激光发射系统各个镜组的尺寸。