一种基于VCSEL的激光雷达测距装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种基于VCSEL的激光雷达测距装置，包括控制模块、驱动模块、信息处理模块、VCSEL激光器、VCSEL探测器、收发天线，所述控制模块的输出端连接驱动模块输入端，所述驱动模块的输出端连接VCSEL激光器输入端，所述VCSEL激光器的输出端连接收发天线输入端，所述收发天线的输出端连接VCSEL探测器输入端，所述VCSEL探测器的输出端连接信息处理模块输入端，所述信息处理模块的输出端连接控制模块输入端。本实用新型专利技术所述的基于VCSEL的激光雷达测距装置可以实现光束发射与接收共用一套光学天线，且无需额外增加其他元件使回波进入VCSEL探测器，具有无需复杂整形系统、结构简单、紧凑，测量准确等优点。

A laser radar ranging device based on VCSEL

The utility model provides a laser radar ranging device based on VCSEL, including the control module, driver module, information processing module, VCSEL laser, VCSEL detector, transceiver antenna, the output control module is connected with the input and output drive module, the drive module is connected with the input end of VCSEL laser, the output VCSEL laser end is connected with the antenna input and output of the antenna terminal is connected to the input and output of VCSEL detector, the VCSEL detector is connected with the input end of the output information processing module, the information processing module is connected with the control module input terminal. The utility model of the laser radar ranging system based on VCSEL can realize beam transmitting and receiving a set of optical antenna, and without adding other components to enable the echo into the VCSEL detector, with no need of complicated structure, shaping system is simple and compact, accurate measurement etc..

【技术实现步骤摘要】
一种基于VCSEL的激光雷达测距装置
本技术属于激光雷达
，尤其是涉及一种基于VCSEL的激光雷达测距装置。
技术介绍
在现有的激光雷达测距系统中，通常激光器和探测器是分开的，位于空间不同位置，从而导致整个系统的结构较为复杂；而且为了使探测器接收到回波信号，通常不得不使用两套光学天线，一套用于发射激光，一套用于接收回波，使系统结构变得很复杂，即使采用一套光学天线，也需要在天线内增加光学元件，使回波信号能够进入探测器。不仅如此，传统的LD由于出射光束质量较差，还需对其进行光束整形。
技术实现思路
有鉴于此，本技术旨在提出一种基于VCSEL的激光雷达测距装置，以解决目前需要两套光学天线、需要对光束进行整形的情况。为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：一种基于VCSEL的激光雷达测距装置，包括控制模块、驱动模块、信息处理模块、VCSEL激光器、VCSEL探测器、收发天线，所述控制模块的输出端连接驱动模块输入端，所述驱动模块的输出端连接VCSEL激光器输入端，所述VCSEL激光器的输出端连接收发天线输入端，所述收发天线的输出端连接VCSEL探测器输入端，所述VCSEL探测器的输出端连接信息处理模块输入端，所述信息处理模块的输出端连接控制模块输入端。进一步的，所述收发天线为光学收发天线。进一步的，所述控制模块的输出端还连接显示模块。进一步的，所述VCSEL激光器和VCSEL探测器集成在一块芯片上。进一步的，所述控制模块采用单片机或者FPGA芯片中的一种。进一步的，所述信息处理模块采用TDC芯片或FPGA中的一种。相对于现有技术，本技术所述的基于VCSEL的激光雷达测距装置具有以下优势：本技术所述的基于VCSEL的激光雷达测距装置在VCSEL激光器基础上，将激光器、探测器集成在一块芯片上，很大程度上简化了激光测距装置的结构，具有出射光束质量好，无需复杂整形系统、结构简单、紧凑，测量准确等优点；可以实现光束发射与接收共用一套光学天线，且无需额外增加其他元件使回波进入VCSEL探测器。附图说明构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为本技术实施例所述的基于VCSEL的激光雷达测距装置实施例一示意图；图2为本技术实施例所述的基于VCSEL的激光雷达测距装置实施例二示意图。附图标记说明：1-控制模块；2-驱动模块；3-信息处理模块；4-VCLEL激光器；5-VCSEL探测器；6-收发天线；7-目标；8-显示模块。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。实施例一如图1所示，一种基于VCSEL的激光雷达测距装置，包括控制模块1、驱动模块2、信息处理模块3、VCSEL激光器4、VCSEL探测器5、收发天线6，所述控制模块1的输出端连接驱动模块2输入端，所述驱动模块2的输出端连接VCSEL激光器输入端，所述VCSEL激光器的输出端连接收发天线6输入端，所述收发天线6的输出端连接VCSEL探测器5输入端，收发天线6为光学收发天线。光学天线，用于发射激光器输出的光束，同时接收被目标反射或散射返回的回波。控制模块1采用单片机或者FPGA芯片中的一种，单片机采用的是stc90c516RD+芯片，FPGA芯片采用的是XC4VLX80芯片。所述信号处理模块采用TDC芯片或FPGA中的一种，TDC芯片采用TDC-GP21计时模块。驱动模块2采用驱动电路。VCSEL激光器4和VCSEL探测器5集成在一块芯片上。很大程度上简化了激光测距装置的结构，具有出射光束质量好，无需复杂整形系统、结构简单、紧凑等优点。可以实现光束发射与接收共用一套光学天线6，且无需额外增加其他元件使回波进入VCSEL探测器5。所述VCSEL探测器5的输出端连接信息处理模块3输入端，所述信息处理模块3的输出端连接控制模块1输入端。控制模块1的输出端还连接显示模块8。显示模块，与控制模块相连接，用于显示测量结果。控制模块1用于控制整个系统工作；其功能包括：控制驱动模块2工作，对信号处理模块3输出的数据进行处理，将其传输给显示模块8。驱动模块2用于驱动VCSEL激光器4工作，驱动模块2可以输出不同重复频率、不同大小电流的、占空比小的脉冲驱动信号驱动VCSEL激光器4工作。信息处理模块3用于信号处理和时间测量，对探测接收到的被目标反射或散射后返回的激光光束进行处理以方便用于时间测量；以VCSEL探测器5探测到的首个脉冲信号(由光学天线6表面反射回来的)来作为记时起始信号，以VCSEL探测器5接收到激光回波信号时刻为结束，测量这一段时间间隔，将结果输入到控制模块1。工作时控制模块1向驱动模块2发送启动信号，驱动模块2开始工作输出脉冲驱动信号；驱动信号输入到VCSEL激光器4，VCSEL激光器4开始工作发射脉冲光束，脉冲光束通过光学天线6时部分光发生反射，VCSEL探测器5探测到第一个脉冲信号，以此作为记时起始信号，信息处理模块3开始计时；激光光束在空间飞行一段时间后照射到探测目标上，被目标反射或散射，反射或散射光按原路返回被VCSEL探测器5接收；VCSEL探测器5将接收到的第二个脉冲光信号转为电信号输入与之相连接的信号处理模块3，信号处理模块3对回波电信号进行处理并结束计时，随后将测量结果输出到控制模块1；控制模块1对测量结果进行处理输送到显示模块8；显示模块8接收到控制模块1的信号，显示测量结果。测量距离可以用下式表示：式中L为目标与测量装置间距离，c为光速，Δt为激光往返距离L所花的时间。实施例二实验装置如图2所示。与实施例一不同的是，控制模块1、驱动模块2、信号处理模块3均集成在一起，其它部分与实施例一相同，此处不再重复。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于VCSEL的激光雷达测距装置，其特征在于：包括控制模块(1)、驱动模块(2)、信息处理模块(3)、VCSEL激光器(4)、VCSEL探测器(5)、收发天线(6)，所述控制模块(1)的输出端连接驱动模块(2)输入端，所述驱动模块(2)的输出端连接VCSEL激光器输入端，所述VCSEL激光器的输出端连接收发天线(6)输入端，所述收发天线(6)的输出端连接VCSEL探测器(5)输入端，所述VCSEL探测器(5)的输出端连接信息处理模块(3)输入端，所述信息处理模块(3)的输出端连接控制模块(1)输入端。

【技术特征摘要】
1.一种基于VCSEL的激光雷达测距装置，其特征在于：包括控制模块(1)、驱动模块(2)、信息处理模块(3)、VCSEL激光器(4)、VCSEL探测器(5)、收发天线(6)，所述控制模块(1)的输出端连接驱动模块(2)输入端，所述驱动模块(2)的输出端连接VCSEL激光器输入端，所述VCSEL激光器的输出端连接收发天线(6)输入端，所述收发天线(6)的输出端连接VCSEL探测器(5)输入端，所述VCSEL探测器(5)的输出端连接信息处理模块(3)输入端，所述信息处理模块(3)的输出端连接控制模块(1)输入端。2.根据权利要求1所述的基于VCSEL的激光雷达...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭波，刘博，许东晖，
申请(专利权)人：中科和光天津应用激光技术研究所有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12