双频FMCW雷达和方法与流程

技术特征：

1.一种雷达，其包括：

具有第一调频激光辐射和第二调频激光辐射的激光器；

耦合到所述激光器的第一波导，其中所述第一调频激光辐射和所述第二调频激光辐射通过所述激光器被传输到所述第一波导中；

第二波导；

耦合在所述第一波导与所述第二波导之间的滤波器，其中所述滤波器被配置为对所述第一调频激光辐射进行耦合并且将其通过所述滤波器传输到所述第二波导，并且被配置为不对所述第二调频激光辐射进行耦合或不将其通过所述滤波器传输到所述第二波导；以及

耦合到所述第二波导的光电探测器。

2.根据权利要求1所述的雷达，还包括：

耦合到所述第一波导的第一准直器；以及

耦合到所述第二波导的第二准直器。

3.根据权利要求1所述的雷达，其中：

所述激光器具有至少两个纵模。

4.根据权利要求1所述的雷达，其中：

所述激光器包括半导体激光器、激光二极管、量子级联激光器、或光纤激光器。

5.根据权利要求1所述的雷达，其中：

所述第一调频激光辐射包括线性啁啾斜坡调制v1m；并且

所述第二调频激光辐射包括线性啁啾斜坡调制v2m。

6.根据权利要求5所述的雷达：

其中由所述第二波导接收的波形包括来自对象的散射辐射v2m，所述散射辐射v2m偏移由所述对象的速度所引起的多普勒频移fD，使得接收到的波形是ν2m+fIF±fD；

其中所述光电探测器将所述线性啁啾斜坡调制v1m与接收到的波形v2m+fIF+fD混合，以产生拍频Δν+fIF±fD，其中Δν＝ν1m-ν2m；并且

其中

其中Δt＝2L/c

L是到所述对象的距离，

c是光速，

B是频率调制的带宽或范围，并且

T是频率扫描的周期。

7.根据权利要求6所述的雷达：

其中Δν＝ν1m-ν2m等于c/(2nLc)，其中c是光速，n是所述激光器的腔材料的折射率，并且Lc是所述激光器的腔长度。

8.根据权利要求7所述的雷达：

其中腔的光学长度nLc大于5mm，使得Δν＝ν1m-ν2m等于或小于30GHz。

9.根据权利要求1所述的雷达，其中：

所述滤波器包括光学微谐振器、微环谐振器、多个相互耦合的环谐振器、或者多个耦合微谐振器。

10.根据权利要求1所述的雷达：

其中由所述第二波导接收的波形包括来自对象的散射辐射，所述散射辐射偏移由所述对象的速度所引起的多普勒频移；并且

其中所述光电探测器将所述第一调频激光辐射与由所述第二波导接收的波形进行混合以产生拍频。

11.一种对于对象的距离和速度进行调频连续波(FMCW)检测的方法，包括：

通过第一波导传输来自激光器的第一调频激光辐射和来自激光器的第二调频激光辐射；

通过滤波器将所述第一调频激光辐射重定向到第二波导中；

将所述第二调频激光辐射从所述第一波导向外耦合用于对象的曝光；

将接收到的来自所述对象的散射辐射的波形耦合到所述第二波导中；并且

将接收到的散射辐射与所述第一调频激光辐射进行混合。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

对于拍频进行光谱测量，所述拍频来自经混合的所述接收到的散射辐射和所述第一调频激光辐射；以及

导出所述对象的距离和速度。

13.根据权利要求11所述的方法，其中：

所述激光器包括半导体激光器、激光二极管、量子级联激光器、或光纤激光器。

14.根据权利要求11所述的方法，其中：

所述第一调频激光辐射包括线性啁啾斜坡调制v1m；并且

所述第二调频激光辐射包括线性啁啾斜坡调制v2m。

15.根据权利要求14所述的方法，其中：

其中散射辐射包括来自对象的散射辐射v2m，所述散射辐射v2m偏移由所述对象的速度所引起的多普勒频移fD，使得接收到的波形是ν2m+fIF±fD；

其中所述光电探测器将所述线性啁啾斜坡调制v1m与接收到的波形进行混合，以产生拍频Δν+fIF±fD，其中Δν＝ν1m-ν2m；并且

其中

其中Δt＝2L/c，

L是到所述对象的距离，

c是光速，

B是频率调制的带宽或范围，并且

T是频率扫描的周期。

16.根据权利要求11所述的方法，其中：

所述滤波器包括光学微谐振器、微环谐振器、多个相互耦合的环谐振器、或者多个耦合微谐振器。

17.根据权利要求11所述的方法：

其中接收到的散射辐射包括由所述对象的速度引起的多普勒频移；并且

其中光电探测器将接收到的散射辐射与所述第一调频激光辐射进行混合以产生拍频。

18.一种雷达，其包括：

具有第一调频激光辐射和第二调频激光辐射的激光器；

耦合到所述激光器的第一波导，其中所述第一调频激光辐射和所述第二调频激光辐射通过所述激光器被传输到所述第一波导中；

第二波导；

耦合在所述第一波导与所述第二波导之间的滤波器，其中所述滤波器被配置为对所述第一调频激光辐射进行耦合并且将其通过所述滤波器传输到所述第二波导，并且被配置为不对所述第二调频激光辐射进行耦合或不将其通过所述滤波器传输到所述第二波导；

第三波导；以及

耦合到所述第二波导并且耦合到所述第三波导的光电探测器。

19.根据权利要求18所述的雷达，还包括：

耦合到所述第一波导的第一准直器；以及

耦合到所述第三波导的第二准直器。

20.根据权利要求18所述的雷达，其中：

所述激光器具有至少两个纵模。

21.根据权利要求18所述的雷达，其中：

所述激光器包括半导体激光器、激光二极管、量子级联激光器、或光纤激光器。

22.根据权利要求18所述的雷达，其中：

所述第一调频激光辐射包括线性啁啾斜坡调制v1m，并且

所述第二调频激光辐射包括线性啁啾斜坡调制v2m。

23.根据权利要求22所述的雷达：

其中由所述第二波导接收的波形包括来自对象的散射辐射v2m，所述散射辐射v2m偏移由所述对象的速度所引起的多普勒频移fD，使得接收到的波形是ν2m+fIF±fD；

其中所述光电探测器将所述线性啁啾斜坡调制v1m与接收到的波形ν2m+fIF±fD进行混合，以产生拍频Δν+fIF±fD，其中Δν＝ν1m-ν2m；并且

其中

其中Δt＝2L/c，

L是到所述对象的距离，

c是光速，

B是频率调制的带宽或范围，并且

T是频率扫描的周期。

24.根据权利要求23所述的雷达：

其中Δν＝ν1m-ν2m等于c/(2nLc)，其中c是光速，n是激光器的腔材料的折射率，并且Lc是激光器的腔长度。

25.根据权利要求24所述的雷达：

其中腔的光学长度nLc大于5mm，使得Δν＝ν1m-ν2m等于或小于30GHz。

26.根据权利要求18所述的雷达，其中：

所述滤波器包括光学微谐振器、微环谐振器、多个相互耦合的环谐振器、或者多个耦合微谐振器。

27.根据权利要求18所述的雷达：

其中由所述第二波导接收的波形包括来自对象的散射辐射，所述散射辐射偏移由所述对象的速度所引起的多普勒频移；并且

其中所述光电探测器将所述第一调频激光辐射与由所述第二波导接收的波形进行混合以产生拍频。