[发明专利]一种调频连续波激光雷达测速测距装置及方法

权利要求书

1.一种调频连续波激光雷达测速测距装置，其特征在于，包括：

单频种子激光器；

调制扫频模块，位于所述单频种子激光器的出射方向上；

激光分束器，位于所述调制扫频模块的出射方向上，并用于将扫频激光成两束；

声光移频模块，位于第一束扫频激光的出射方向上并用于对所述第一束扫频激光进行移频后照射目标，或者位于第二束扫频激光的出射方向上并用于对所述第二束扫频激光进行移频；

激光合束器，用于将第二束扫频激光和经过目标反射的回波激光进行合束；

数据采集分析模块，用于采集合束的激光以输出目标的速度和/或距离；

其中，所述调制扫频模块将所述单频种子激光器发射的激光调制扫频成三角波式的扫频激光；

所述目标相对于所述单频种子激光器处于移动状态。

2.根据权利要求1所述的调频连续波激光雷达测速测距装置，其特征在于，所述调制扫频模块包括：

载波抑制型单边带调制器，位于所述单频种子激光器的出射方向上；

扫频源，与所述载波抑制型单边带调制器连接。

3.根据权利要求2所述的调频连续波激光雷达测速测距装置，其特征在于，所述载波抑制型单边带调制器为铌酸锂调制器或硅光调制器中的一种；

所述扫频源为DDS、DAC或锁相反馈式压控振荡器中的一种，所述扫频源的扫频带宽大于或等于500MHz。

4.根据权利要求1所述的调频连续波激光雷达测速测距装置，其特征在于，所述声光移频模块包括：

声光调制器，位于所述激光分束器的第一束扫频激光的出射方向上，或者位于第二束扫频激光的出射方向上；

驱动源，与所述声光调制器连接。

5.根据权利要求4所述的调频连续波激光雷达测速测距装置，其特征在于，所述声光调制器为光纤耦合或自由空间调制器中的一种，所述声光调制器用于探测光的频移；

所述驱动源的输出频率为30MHz至500MHz的射频信号。

6.根据权利要求1所述的调频连续波激光雷达测速测距装置，其特征在于，所述单频种子激光器为线宽小于等于500kHz的1.5μm或1.3μm激光器；

所述单频种子激光器为半导体激光器、光纤激光器或固体增益介质激光器中的一种；

所述激光分束器为光纤耦合器、镀有分光膜的镜片、空间偏振分束器中的一种，所述第一束扫频激光与所述第二束扫频激光的功率比大于8:1；

所述激光合束器为光纤或自由空间合束器中的一种。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的调频连续波激光雷达测速测距装置，其特征在于，所述调制扫频模块与所述激光分束器之间设置有激光功率放大器，用于将扫频激光进行功率放大；

所述声光移频模块与目标之间设置有激光环形器和激光扩束器，所述激光环形器用于分离第一束扫频激光和经过目标反射的回波激光，所述激光扩束器用于压缩第一束扫频激光的发散角并照射至目标上。

8.根据权利要求7所述的调频连续波激光雷达测速测距装置，其特征在于，所述激光功率放大器为EDFA、EYDFA和半导体激光放大器中的一种；

所述激光环形器为光纤环形器或空间激光环形器中的一种；

所述激光扩束器为透射式扩束器或反射式扩束器中的一种。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的调频连续波激光雷达测速测距装置，其特征在于，所述数据采集分析模块包括：

光电平衡探测器，用于将合束的激光转换为电信号；

数据采集模块，用于对电信号进行采集；

数据处理模块，用于对采集的电信号进行处理，以输出目标的速度和/或距离。

10.根据权利要求9所述的调频连续波激光雷达测速测距装置，其特征在于，所述光电平衡探测器为PIN平衡探测器或APD平衡探测器中的一种；

所述数据采集模块为ADC模数转换器；

所述数据处理模块为FPGA或DSP模块。