【技术实现步骤摘要】
本技术涉及激光雷达，尤其涉及一种fmcw多路激光雷达收发装置。
技术介绍
1、目前，光纤放大器的应用范围已经非常广泛，尤其是在通讯及激光雷达等领域已经得到了广泛的使用，但是在一些特殊场合，如在实现激光雷达多路扫描的情况下，就需要多组edfa模块进行稳定的光源输出，此时就需要对散热有较大的需求，在这种情况下，受限于实际工作温度和整机结构尺寸的影响，使用多路的edfa光纤放大器来实现多路输出就难以满足实际需求。
2、比如中国专利cn201611255426、 cn202111248881对多线激光雷达的小型化和降低成本进行了一定的探索，但在精度方面仍有所欠缺，且结构也有待进一步的精简，从而使激光雷达能够更进一步地推广和应用。
技术实现思路
1、为了解决现有激光雷达技术多路扫描问题中输出功率低、热功耗高、成本昂贵的问题，本技术利用现有的基本元件，提出了一种新的fmcw多路激光雷达收发装置结构，以对激光雷达的构成进行进一步的优化，并解决或改善上述问题。
2、其具体采用以下技术方案：
3、一种fmcw多路激光雷达收发装置，包括：种子光源锁相环（pll）、光子集成芯片（pic）、掺铒光纤放大器（edfa）、1x4光开关、（保偏）环形器、pbs分束器和反射镜；
4、铒光纤放大器，再进入1x4光开关；
5、所述1x4光开关耦合有4路环形器、pbs分束器和反射镜，以对应4个空间的扫描，将检测到物体的信号光入射回光子集成芯片，再传输至锁相环中
6、所述1x4光开关用于扫描空间的切换。
7、首先，该装置系统工作的基本原理就是利用频率受到线性调制的激光通过聚焦系统打到被测目标上原路返回的激光与激光器出来的参考光构成一个基本的迈克尔逊干涉仪，由于光束频率受到线性调制，测量光与参考光产生拍频，此拍频频率与被测目标距离与运动速度相关，经过计算，就能得到被测目标的深度与速度信息。该基本原理是现有技术的范畴。
8、不过本技术的第一个改进点在于，利用引入锁相环的结构，实现可以通过外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号频率和相位，使震荡信号同步至参考信号的特点，使得pic内集成的振荡器频率（相位）可以更加准确的跟踪种子源频率或相位调制信号的频率。
9、在本技术的装置中，通过种子光源输出的信号光经过pll和pic后入射至edfa放大器，再通过1x4光开光的控制，经过环形器和pbs分束器及反射镜的作用将检测到相关物体的信号光接收入射回pic中与本振光相干进行信号处理，此时完成第一空间上的扫描；经过一个延迟周期后再由1x4光开关进行第二次拨动，通过环形器和pbs分束器及反射镜的作用将检测到相关物体的信号光接收入射回pic中与本振光相干进行信号处理，此时完成第二空间上的扫描。以此类推，通过使用1个种子光源、1个pll、1个edfa光纤放大器、1个1x4光开关、1个pic、4个环形器、4个pbs、4个反射镜就可以完成4路光扫描及信号处理。
10、因此，进一步地，所述光子集成芯片内设置有分光元件和光接收器；其中，所述分光元件每一路与1x4光开关对应，以满足多路扫描的功能。
11、所述分光元件为1x4光开关或1x4分光器。
12、进一步地，所述掺铒光纤放大器和1x4光开关之间设置有前置环形器；所述前置环形器经前置反射镜为光子集成芯片提供参考光。
13、进一步地，所述种子光源为1.5微米的窄线宽、可线性调频的半导体激光光源。
14、进一步地，所述掺铒光纤放大器为保偏光纤放大器。也可以使用eydfa光纤放大器代替。
15、进一步地，所述1x4光开关为微秒级的高速光开关。
16、此外，在本技术中，环形器为高方向隔离度的器件。
17、锁相环为一种可以利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号频率和相位的器件，均为现有器件。
18、相比于现有技术，本技术及其优选方案至少具备以下有益效果：
19、一、相较于soa技术，利用edfa放大器可以实现放大后信号相位噪声小、放大效果功率高、光束质量好和线性区间宽等效果；
20、二、利用锁相环（pll）可以实现通过外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号频率和相位的作用，解决震荡信号同步至参考信号的问题，同时优化了信号光与本振光之间的信号处理，使得扫描物体后反馈回来的信号光和本振光产生更加清晰的拍频效果；
21、三、利用（水平）布置的1x4光开关，通过调节每一路光的反射角度，实现总体反射角度的调整，降低了现有激光雷达受振镜角度调节限制的影响，同时用户可根据实际需求选择光路的输出数量和反射角度，以实现更广阔的光路输出角度，故此运用1x4光开关可以有效取代振镜在激光雷达扫描中的作用。通过使用edfa实现了信号光高性能的放大作用；利用锁相环（pll）的特点，优化了信号光与本振光之间的信号处理；比如可以使用4个环形器和pbs分束器及反射镜，实现水平方向上的4路扫描，以此类推，利用多个1x4光开关，再对应多个环形器、多个pbs分束器和多个反射镜可以完成更多路空间扫描，同时减少了激光雷达中所需的edfa模块数量，从而降低了整体功耗和成本。
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1.一种FMCW多路激光雷达收发装置，其特征在于，包括：种子光源、锁相环、光子集成芯片、掺铒光纤放大器、1x4光开关、环形器、PBS分束器和反射镜；
2.根据权利要求1所述的FMCW多路激光雷达收发装置，其特征在于：所述光子集成芯片内设置有分光元件和光接收器；其中，所述分光元件每一路与1x4光开关对应。
3.根据权利要求2所述的FMCW多路激光雷达收发装置，其特征在于：所述分光元件为1x4光开关或1x4分光器。
4.根据权利要求1所述的FMCW多路激光雷达收发装置，其特征在于：所述掺铒光纤放大器和1x4光开关之间设置有前置环形器；所述前置环形器经前置反射镜为光子集成芯片提供参考光。
5.根据权利要求1所述的FMCW多路激光雷达收发装置，其特征在于：所述种子光源为1.5微米的窄线宽、可线性调频的半导体激光光源。
6.根据权利要求1所述的FMCW多路激光雷达收发装置，其特征在于：所述掺铒光纤放大器为保偏光纤放大器。
7.根据权利要求1所述的FMCW多路激光雷达收发装置，其特征在于：所述1x4光开关为微秒级的高速光
...【技术特征摘要】
1.一种fmcw多路激光雷达收发装置，其特征在于，包括：种子光源、锁相环、光子集成芯片、掺铒光纤放大器、1x4光开关、环形器、pbs分束器和反射镜；
2.根据权利要求1所述的fmcw多路激光雷达收发装置，其特征在于：所述光子集成芯片内设置有分光元件和光接收器；其中，所述分光元件每一路与1x4光开关对应。
3.根据权利要求2所述的fmcw多路激光雷达收发装置，其特征在于：所述分光元件为1x4光开关或1x4分光器。
4.根据权利要求1所述的fmcw多路激光雷达收发...
【专利技术属性】
技术研发人员：张党卫，曾育宁，凌吉武，张哨峰，罗联镜，陈文志，
申请(专利权)人：福建海创光电技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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