一种激光雷达的发射集成模块制造技术

本发明专利技术公开了一种激光雷达的发射集成模块，包括芯片模组、准直镜1、准直镜2、隔离器1、隔离器2、隔离器3、偏振分束器、反射/透射镜片、反射镜、耦合镜1、耦合镜2、出射尾纤、法拉第旋转镜、滤波片。本发明专利技术专利提供一种新型集成化激光器模块，内部采用自由空间耦合，利用光偏振态实现光路耦合，由于芯片集成化封装，使激光雷达的发射模块在小型化以及可靠性得到保证。证。证。

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达的发射集成模块


[0001]本专利技术属于光通信
，特别涉及一种激光雷达的发射集成模块。

技术介绍

[0002]激光雷达(Laser Radar)，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。激光发射机是激光雷达的重要组成部分，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去。
[0003]现有光纤激光器由于多为分立器件，种子光源采用同轴或者蝶形封装，泵浦源采用二极管或者BOX封装，其它无源器件均采用金属件封装，虽然各个器件的体积在不断优化，但是其本质上只是在尺寸小型化上做变动，整体封装起来体积有极限值，且最主要的一点是，在追求最小封装的前提下，光纤激光器模块内部存在散热问题，在出光峰值功率在千瓦级别下，其散热影响其长期可靠性。
[0004]由于分立器件多采用金属件进行封装，光器件用的越多，系统性能越好，重量越重。目前在无人机测绘领域，无人机携带物品与重量有严格控制，对其续航能力有影响。
[0005]温度特性时最重要的一环，目前测绘类激光雷达要求全温在
‑
40℃～85℃，车载类激光雷达要求全温在
‑
40℃～105℃。目前的光纤激光器内部结构均采用光纤熔接连接，普通光纤的涂覆层为丙烯酸酯，工作温度在
‑
40℃～85℃，长期超温工作对其长期可靠性存在影响。另一方面光纤熔接点太多，熔接点多采用热缩管保护，无论是热缩管耐温性还是光纤熔接点折断均存在风险。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提出一种激光雷达的发射集成模块，包括：芯片模组、准直镜1、准直镜2、隔离器1、隔离器2、隔离器3、偏振分束器、反射/透射镜片、反射镜、耦合镜1、耦合镜2、出射尾纤、法拉第旋转镜、滤波片；
[0007]所述芯片模组包含种子光芯片模组和9xx芯片模组两部分；
[0008]所述出射尾纤包括光纤1、光纤2、增益光纤；
[0009]种子光芯片模组发出的光经准直镜1准直为准直光，准直光偏振方向经隔离器1顺时针旋转45
°
，经隔离器2再次顺时针旋转45
°
，射入偏振分束器，从偏振分束器射出的S正向偏振光经滤波片过滤后，与9xx芯片模组发出的光经准直镜2准直后的光通过反射/透射镜片汇合为合束光；
[0010]合束光依次射入耦合镜1、光纤1，再经增益光纤第一次放大后射入法拉第旋转镜，将光以90
°
的正交偏振方向进行反射，反射后的光原路返回，并经增益光纤第二次放大，返回的光经偏振分束器射出S反向偏振光，S反向偏振光经反射镜反射，再经耦合镜2和隔离器3、通过光纤2输出。
[0011]进一步地，所述9xx芯片模组为915nm芯片模组、940nm芯片模组或975nm芯片模组中任一个。
[0012]进一步地，所述种子光芯片模组为1550nm芯片模组或1064nm芯片模组。
[0013]进一步地，所述种子光芯片模组包括：激光器芯片、热沉、TEC半导体制冷片、MPD探测器、热敏电阻，其中激光器芯片提供光信号源，激光器芯片置于热沉上面，热沉将激光器芯片发光时产生热量导入TEC，热沉置于TEC半导体制冷片上面，TEC半导体制冷片给激光器芯片提供稳定环境温度，热敏电阻置于热沉上，热敏电阻实时监控激光器芯片温度，并反馈给TEC控制电路，MPD探测器置于激光器芯片背面。
[0014]进一步地，准直镜1和准直镜2上均镀有准直镜镀增透膜。
[0015]进一步地，所述反射/透射镜片为种子光反射/9XX透射镜片，反射种子光芯片模组发出的光，透射9xx芯片模组发出的光。
[0016]进一步地，所述反射/透射镜片为9XX反射/种子光透射镜片，反射9xx芯片模组发出的光，透射种子光芯片模组发出的光。
[0017]本专利技术为解决其技术问题所采用的其他技术方案是：用1/4玻片和反射镜替代法拉第旋转镜，其中替代部分的光纤使用保偏光纤。
[0018]本专利技术为解决其技术问题所采用的其他技术方案还可以是：用1/2玻片替代隔离器2，种子光芯片模组发出的光经准直镜1准直为准直光，准直光偏振方向经隔离器1顺时针旋转45
°
，经1/2玻片再次顺时针旋转45
°
，射入偏振分束器，从偏振分束器射出的P偏振光与9xx芯片模组发出的光经准直镜2准直后再经反射镜反射的光通过反射/透视镜片汇合为合束光；合束光依次射入耦合镜1、光纤1，再经增益光纤第一次放大后射入法拉第旋转镜，将光以90
°
的正交偏振方向进行反射，反射后的光原路返回，并经增益光纤第二次放大，返回的光经偏振分束器射出S反向偏振光，S反向偏振光经耦合镜2和隔离器3、通过光纤2后，经滤波片输出。
[0019]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：
[0020]本专利技术专利提供一种新型集成化激光器模块，内部采用自由空间耦合，利用光偏振态实现光路耦合，由于芯片集成化封装，使激光器模块在小型化以及可靠性得到保证。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例1结构框图；
[0022]图2是本专利技术实施例替代法拉第旋转镜的1/4玻片和反射镜工作图；
[0023]图3是本专利技术实施例2结构框图；
[0024]图4是本专利技术实施例3结构框图。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。
[0026]本专利技术的实施例1，参考图1，一种激光雷达的发射集成模块，包括：芯片模组、准直镜1、准直镜2、隔离器1、隔离器2、隔离器3、偏振分束器(PBS)、反射/透射镜片、反射镜、耦合镜1、耦合镜2、出射尾纤、法拉第旋转镜(FRM)、滤波片；其中法拉第旋转镜可以用1/4玻片和
反射镜替代，替代部分的光纤使用保偏光纤。参考图2，图2是本专利技术实施例替代法拉第旋转镜的1/4玻片和反射镜工作图。
[0027]芯片模组包含种子光芯片模组和9xx芯片模组(9XX chip)两部分；9xx芯片模组为915nm芯片模组、940nm芯片模组或975nm芯片模组中任一个；种子光芯片模组为1550nm芯片模组或1064nm芯片模组。
[0028]种子光芯片模组由激光器芯片、热沉、TEC半导体制冷片、MPD探测器、热敏电阻组成。激光器芯片提供种子光信号源，激光器芯片置于热沉上面，热沉作用为将激光器芯片发光时产生热量导入TEC，热沉置于TEC半导体制冷片上面，TEC半导体制冷片作用是给激光器芯片提供稳定环境温度，热敏电阻置于热沉上，热敏电阻作用是实时监控激光器芯片温度，然后反馈给TEC控制电路，MPD探测器置于激光器芯片背面，其作用是实时监控激光器芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达的发射集成模块，其特征在于，包括：芯片模组、准直镜1、准直镜2、隔离器1、隔离器2、隔离器3、偏振分束器、反射/透射镜片、反射镜、耦合镜1、耦合镜2、出射尾纤、法拉第旋转镜、滤波片；所述芯片模组包含种子光芯片模组和9xx芯片模组两部分；所述出射尾纤包括光纤1、光纤2、增益光纤；种子光芯片模组发出的光经准直镜1准直为准直光，准直光偏振方向经隔离器1顺时针旋转45
°
，经隔离器2再次顺时针旋转45
°
，射入偏振分束器，从偏振分束器射出的S正向偏振光经滤波片过滤后，与9xx芯片模组发出的光经准直镜2准直后的光通过反射/透射镜片汇合为合束光；合束光依次射入耦合镜1、光纤1，再经增益光纤第一次放大后射入法拉第旋转镜，将光以90
°
的正交偏振方向进行反射，反射后的光原路返回，并经增益光纤第二次放大，返回的光经偏振分束器射出S反向偏振光，S反向偏振光经反射镜反射，再经耦合镜2和隔离器3、通过光纤2输出。2.根据权利要求1所述的一种激光雷达的发射集成模块，其特征在于，用1/4玻片和反射镜替代法拉第旋转镜，其中替代部分的光纤使用保偏光纤。3.根据权利要求1或2所述的一种激光雷达的发射集成模块，其特征在于，用1/2玻片替代隔离器2，种子光芯片模组发出的光经准直镜1准直为准直光，准直光偏振方向经隔离器1顺时针旋转45
°
，经1/2玻片再次顺时针旋转45
°
，射入偏振分束器，从偏振分束器射出的P偏振光与9xx芯片模组发出的光经准直镜2准直后再经反射镜反射的光通过反射/透视镜片汇合为合束光；合束光依次射入耦合镜1、光纤1，再经增...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶炯明，李传文，
申请(专利权)人：武汉灵途传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：