一种可调波长的固态光源以及一种激光雷达的制作方法

本实用新型涉及雷达装置领域，具体涉及一种可调波长的固态光源以及一种激光雷达。

背景技术：

雷达是以发射激光光束来探测目标的位置、速度等特征量，其工作原理是先向目标发射探测激光光束，然后将接收到的从目标反射回来的信号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，例如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。

目前，大部分雷达是固定波长类型，例如波长为850nm，或者波长为950nm，波长不可调。但是，雷达往往是户外使用，由于天气的不同，比如遇到雨、雾、雪、风等天气，以及路况的不同，对波长的需求也不同，若是雷达发射的激光波长固定，则无法满足需求。

因此，设计一种可调波长的固态光源以及一种激光雷达，一直是本领域技术人员重点研究的问题之一。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可调波长的固态光源以及一种激光雷达，解决现有固态光源无法对波长实现微调的问题。

为解决该技术问题，本实用新型提供一种可调波长的固态光源，包括用于发射激光的激光发射器、用于调节激光发射器温度的半导体制冷器以及用于放大激光功率的激光放大器，所述半导体制冷器贴合设置在激光发射器上，所述激光发射器通过光纤熔接在激光放大器上；其中，所述半导体制冷器调节激光发射器的温度在5°至45°范围内，所述激光发射器发射波长在1548nm至1552nm范围内的激光，并经激光放大器放大后向外发射。

其中，较佳方案是：所述半导体制冷器调节激光发射器的温度为5°时，所述激光发射器发射波长为1548nm的激光；所述半导体制冷器调节激光发射器的温度为15°时，所述激光发射器发射波长为1549nm的激光；所述半导体制冷器调节激光发射器的温度为25°时，所述激光发射器发射波长为1550nm的激光；所述半导体制冷器调节激光发射器的温度为35°时，所述激光发射器发射波长为1551nm的激光；所述半导体制冷器调节激光发射器的温度为45°时，所述激光发射器发射波长为1552nm的激光。

其中，较佳方案是：所述固态光源还包括用于检测激光发射器温度的温度传感器，所述温度传感器分别连接激光发射器和半导体制冷器，所述温度传感器检测激光发射器的实际温度并发送到半导体制冷器，所述半导体制冷器获取需求温度，并对比实际温度和需求温度，若两者不同，所述半导体制冷器将实际温度调节为需求温度。

其中，较佳方案是：所述激光发射器为种子源。

其中，较佳方案是：所述光纤掺杂有铒元素和镱元素。

其中，较佳方案是：所述激光发射器和光纤设有至少三个，所述光放大器设有至少一个，所述激光发射器经过光纤、激光放大器向外发射构成一夹角的激光，所述激光发射器均以固态光源为中心向不同角度发射激光。

其中，较佳方案是：相邻发射的所述激光重叠设置。

其中，较佳方案是：每一所述激光发射器经过光纤、激光放大器向外发射激光所构成的夹角相同。

其中，较佳方案是：所述激光发射器均以一圆心为中心向不同角度发射激光。

本实用新型还提供一种激光雷达，包括如上所述的固态光源，所述激光雷达还包括激光接收器和处理器，所述固态光源发射激光，经外界物体的反射后传输至激光接收器，所述激光接收器将激光发送到处理器，所述处理器根据激光形成参数信息。

本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型通过设计一种可调波长的固态光源以及一种激光雷达，在不同的环境下，通过温度调节，实现对激光发射器的波长微调，以此满足环境需求，保证反馈激光的稳定性；另外，调节激光发射器的具体温度，可以保证激光的精确波长，不会产生误差，提高智能性和自动性；以及，稳定激光的波长在1550±2nm范围内，频率高，并且具有人眼安全特性，对人眼的损伤阈值较高，在自动驾驶和3D扫描等领域具有广阔的应用前景。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型固态光源的示意图；

图2是本实用新型激光雷达的示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

如图1所示，本实用新型提供一种可调波长的固态光源的优选实施例。

具体地，参考图1，一种可调波长的固态光源10，所述固态光源10包括用于发射激光的激光发射器1、用于调节激光发射器1温度的半导体制冷器3以及用于放大激光功率的激光放大器2。所述半导体制冷器3贴合设置在激光发射器1上，能够升温或者降温，使得调节激光发射器1的温度，当所述半导体制冷器3升温时，所述激光发射器1往长波长移动，当所述半导体制冷器3降温时，所述激光发射器1往短波长移动，即能通过调节激光放大器1的温度，实现发射激光的波长调节。所述激光发射器1通过光纤熔接在激光放大器2上，优选设置于激光放大器2的前端，所述光纤掺杂有铒元素和镱元素，当所述激光发射器1发射激光时，通过光纤将激光传递到激光放大器2，所述激光放大器2能够使得激光获得增益放大，从而大大提高激光的功率。

其中，所述半导体制冷器3调节激光发射器1的温度在5°至45°范围内，所述激光发射器1发射波长在1548nm至1552nm范围内的激光，随后，所述激光经激光放大器2放大后，功率大大提高，再向外部环境发射。所述固态光源10常常在户外使用，经常会遇到不同的天气情况，例如晴、雨、雾、雪、风等天气，当外部环境的温度过高，需要发射较低波长的激光，以此保证反馈激光的稳定性以及准确性，当外部环境的温度过低，需要发射较高波长的激光，以此保证反馈激光的稳定性以及准确性；以及，会遇到不同的道路情况，当车况复杂时，需要发射较低波长的激光，以此保证反馈激光的稳定性以及准确性，当车况不会复杂时，需要发射较高波长的激光，以此保证反馈激光的稳定性以及准确性。所述激光发射器1一直是发射波长为1550nm的激光，因此，针对上述情况，需要通过半导体制冷器3调节激光发射器1的温度，从而实现对激光发射器1的波长微调。值得一提的是，波长范围在1548nm至1552nm范围内的激光的重复频率能够达到兆赫兹，而且具有较高的水吸收系数，当光信号辐射到人眼时，对人眼的损伤阈值较高，能够保护人眼，避免人受到伤害，在自动驾驶和3D扫描等领域具有广阔的应用前景。

更具体地，所述半导体制冷器3调节激光发射器1的温度为5°时，所述激光发射器1发射波长为1548nm的激光；所述半导体制冷器3调节激光发射器1的温度为15°时，所述激光发射器1发射波长为1549nm的激光；所述半导体制冷器3调节激光发射器1的温度为25°时，所述激光发射器1发射波长为1550nm的激光；所述半导体制冷器3调节激光发射器1的温度为35°时，所述激光发射器1发射波长为1551nm的激光；所述半导体制冷器3调节激光发射器1的温度为45°时，所述激光发射器1发射波长为1552nm的激光。需要说明的是，对于本实施例所述的固态光源10而言，所述半导体制冷器3调节激光发射器1的温度时，能够精确保证激光发射器1所发射激光的波长精确性，特别是针对微调波长的情况，所述激光发射器1在不同温度时，就发射对应波长的激光，不会产生误差，这是其他固态光源10所不能实现的。

进一步地，参考图1，所述固态光源10还包括用于检测激光发射器1温度的温度传感器4，所述温度传感器4分别连接激光发射器1和半导体制冷器3，三者可以集成化设置，所述温度传感器4检测激光发射器1的实际温度并发送到半导体制冷器3，所述实际温度即是激光发射器1当时检测时的温度，所述半导体制冷器3获取需求温度，所述需求温度即是在实际情况下，为了发射出合适波长的激光，所述激光发射器1所需达到的温度，所述半导体制冷器3对比实际温度和需求温度，若实际温度和需求温度不同，所述半导体制冷器3将实际温度调节为需求温度，以此满足激光发射器1发射出适应外部环境的波长。当然，所述固态光源10也可以不设置有温度传感器4，针对实际情况，所述半导体传感器直接持续调节激光发射器1的温度，使得激光发射器1能够持续发射出合适波长的激光。

优选地，所述激光发射器1为种子源，种子源是一种TO封装的激光器，能够产生连续或脉冲信号的激光，常规工作温度为25度。在常规环境下，种子源能够一直发射出波长为1550nm的激光，长久使用后波长漂移在0.1nm以内，可以忽略不计。

进一步地，所述激光发射器1和光纤设有至少三个，所述激光放大器2设有至少一个，所述激光发射器1经过光纤、激光放大器2向外发射构成一夹角的激光，所述激光发射器1均以固态光源10为中心，朝向不同角度发射激光，并且，优选地，所述激光发射器1均以固态光源10的圆心作为起点，朝向不同角度发射光信号；或者，所述激光发射器1不以同一圆心作为起点，而是以不同的点作为起点。无论何种情况，所述相邻发射的激光均能够重叠设置，覆盖360°的扫描范围。

其中，所述激光发射器1经过光纤、激光放大器2向外发射激光所构成的夹角不同，相邻发射的所述激光重叠设置，相互交叉，也能够覆盖360°的扫描范围。

取一优选方案，所有所述激光发射器1经过光纤、激光放大器2向外发射激光所构成的夹角固定不变，并且夹角相同，形成的激光相互之间角度相同，举例而言，所述激光发射器1设有四个时，所述激光发射器1相互之间的角度为90度，形成的激光相互之间呈90度；所述激光发射器1设有五个时，所述激光发射器1相互之间的角度为72度，形成的激光相互之间呈72度。从而，通过不同工作波长覆盖360°的扫描范围。所述激光发射器1同步工作，发射出激光，当激光经过激光放大器2后，获得增益放大，此时激光的功率增加。值得一提的是所述激光发射器1越多，发出的信号光就越多，这样扫描的点就越多，反馈回来的信息量就越大，固态光源10发出更多不同波长的激光，扫描点的增加就意味着对于物体的探测精度越准确越全面，对于车载设备而言，具有重要意义。

如图2所示，本实用新型还提供一种激光雷达的较佳实施例。

具体地，参考图2，一种激光雷达，所述激光雷达包括如上所述的固态光源10，所述激光雷达还包括激光接收器30和处理器40，所述固态光源10发射激光，经外界物体20的反射后传输至激光接收器30，所述激光接收器30将激光发送到处理器40，所述处理器40根据激光形成参数信息，例如得出外界物体20的大小参数、距离参数等，有助于用户进行判断，在自动驾驶和3D扫描等领域具备广阔的应用前景。其中，所述激光接收器30可为一个，接收反射的激光；所述激光接收器30亦可以为多个，并与激光发射器1的数量相一致，分别接收反射的激光。

进一步地，所述激光雷达包括一设有一环形侧面的基座，所述固态光源的每一激光发射器1均设置在基座的环形侧面上，并向外发射光信号，此时，所述基座对激光发射器1起支撑作用。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。