激光雷达,除其他外,用于观察大气和确定大气特性。所确定的大气特性尤其可以是风速、大气中颗粒的浓度、它们的尺寸和/或它们的形状以及大气的温度。本发明涉及特别是由这种激光雷达所使用的脉冲光信号的调制和放大。本发明的目的特别是产生具有高节奏、窄频谱宽度和可调制频率的脉冲信号。本发明涉及带有光学放大器的脉冲激光雷达。更准确地说,本发明涉及一种带有被称为soa的半导体光学放大器的脉冲激光雷达,以及一种用于这种激光雷达的放大方法。
背景技术:
1、从现有技术中已知专利文献fr1461407,其涉及一种带有半导体光学放大器的激光雷达,称为soa激光雷达。该文献描述了soa的使用,该soa被设置用于确保主激光束的强度调制功能和主激光束的放大功能。
2、现有技术的soa激光雷达的缺点是它们不能确定风速的标志。为了确定风速的标志,因此有必要将声光调制器(aom)或相位正交光学解调器并入soa激光雷达,以便能够确定风速的标志。在实践中,相对于来自本地振荡器(即主激光器)的信号,aom在放大的信号上引入给定的频移。这种频移必须是可控的、精确的和恒定的。这种频移使得可以在外差检测期间确定风速的标志。
3、现有技术的soa激光雷达的另一个缺点是由于soa的传递函数的非线性,其结果是由soa放大和调制的信号不是正方形且对称的。这导致经放大和调制的信号的频谱扩展和信噪比的下降。
4、现有技术的soa激光雷达的另一个缺点是它们引入了由soa调制和放大的信号的频移和所测量的多普勒峰的加宽,以及二次峰的出现。频移能够导致所测量的风速值发生偏移。所测量的多普勒峰的加宽以及二次峰降低了测量的精度和可再现性。
5、本发明的目的特别在于:
6、-通过没有aom的激光雷达来确定风速的标志,和/或
7、-提高信噪比,从而提高激光雷达的可用性,和/或
8、-提高激光雷达执行的大气特性测量的可靠性,和/或
9、-更精确地测量大气特性。
技术实现思路
1、为此,提出了一种脉冲激光雷达,其包括:
2、-能够发射主激光束的主激光器,
3、-脉冲发生器,其设置用于产生包括至少一个脉冲的泵浦信号,该至少一个脉冲的峰值在泵浦信号的该至少一个脉冲的过程中变化,和/或用于保持由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位恒定或使其变化,
4、-半导体光学放大器(soa),其被设置用于根据泵浦信号来放大和调制主激光束,经放大和调制的主激光束形成测量激光束。
5、泵浦信号的至少一个脉冲的峰值能够在该至少一个脉冲的全部或部分上变化。由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位能够是恒定的,或者能够在由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的全部或部分上变化。
6、在本技术中,单独使用的术语“信号”能够表示泵浦信号和/或脉冲信号和/或者由soa放大和调制的信号和/或由soa放大和调制的信号的相位。
7、在本技术中,由soa放大和调制的主激光束或测量激光束能够称为由soa放大和调制的信号。
8、由soa放大和调制的信号优选地是脉冲信号。
9、在阅读本技术时,本领域技术人员将直接推断出脉冲能够包括峰值和上升沿和/或下降沿。
10、脉冲发生器能够包括:
11、-发电机,其被设置用于产生脉冲信号,
12、-控制单元,其被设置用于通过调制脉冲信号,优选地通过分别调制由发电机产生的脉冲信号的至少一个脉冲的峰值、上升沿和/或下降沿,来改变泵浦信号的至少一个脉冲,优选地分别改变泵浦信号的至少一个脉冲的峰值、上升沿和/或下降沿。
13、优选地,泵浦信号,还优选地泵浦信号的至少一个脉冲,分别对应于由控制单元调制的脉冲信号,优选地对应于由控制单元调制的脉冲信号的至少一个脉冲。
14、控制单元能够被设置用于通过调制由发电机产生的脉冲信号来改变由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位。
15、优选地,控制单元被设置用于改变由发电机产生的脉冲信号的脉冲中的一个或更多个或每一个的峰值。
16、控制单元能够被设置用于调制脉冲信号的至少一个脉冲。
17、优选地,控制单元被设置用于调制脉冲信号的至少一个脉冲的峰值。
18、控制单元能够被设置用于调制脉冲信号的至少一个脉冲和用于不调制脉冲信号中的至少一个脉冲,优选地用于调制脉冲信号的至少一个的脉冲的峰值和用于不调制脉冲信号至少一个脉冲的峰值。
19、在本技术中,单独使用的术语“峰值”和/或“上升沿”和/或“下降沿”能够表示泵浦信号和/或脉冲信号和/或由soa放大和调制的信号和/或由soa放大和调制的信号的相位的峰值和/或上升沿和/或下降沿。
20、脉冲发生器优选地被设置用于通过调制泵浦信号的至少一个脉冲,优选地通过调制泵浦信号的至少一个脉冲的峰值、上升沿和/或下降沿,还优选地通过调制泵浦信号的至少一个脉冲的峰值的变化,来改变由soa放大和调制的信号的相位和/或频率。
21、控制单元优选地被设置用于通过调制脉冲信号的至少一个脉冲,优选地通过调制脉冲信号的至少一个脉冲的上升沿和/或下降沿,还优选地通过调制脉冲信号的至少一个脉冲的峰值,来改变由soa放大和调制的信号的相位和/或频率。
22、控制单元能够被设置用于优选地通过调制脉冲信号来改变由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位。
23、控制单元能够被设置用于:
24、-保持由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位恒定,或者
25、-以增加的方式优选地在至少一个脉冲的至少一个时间区间内改变由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的相位,和/或以减小的方式优选地在由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的至少一个时间区间内,改变由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的相位。
26、控制单元能够被设置用于改变由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位,使得在由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的时间区间内的相位平均值,优选地在由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的、在其期间相位增加或相应地减小的时间区间内的相位平均值,等于在由soa放大和调制信号的所述至少一个脉冲的另一个时间区间内,优选地在由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的、在其期间相位增加或相应地减小的时间区间内的相位平均值。
27、控制单元能够被设置用于改变由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位,使得在由soa放大和调制的信号的脉冲的时间区间内的相位平均值,优选地在由soa放大和调制的信号的脉冲的、在其期间相位增加或相应地减小的时间区间内的相位平均值(相位随该时间区间分别增加或减少),小于或大于在由soa放大和调制信号的脉冲的另一个时间区间内、优选地在脉冲的、在其期间相位增加或相应地减小的时间区间内的所述相位的平均值。
28、控制单元能够被设置用于改变由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位,使得相位的值在由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的过程中至少以模2π变化一次。
29、优选地,控制单元能够被设置用于改变由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位,使得相位的值在由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的过程中以模2π变化数次,优选地周期性地变化。控制单元能够被设置用于根据图案或三角形形状来改变由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的相位。
30、根据本发明的第一优选方面,泵浦信号的和/或脉冲信号的和/或由soa放大和调制的信号的和/或由soa放大和调制的信号的相位的一个或更多个、优选每一个脉冲能够包括信号的上升沿、波峰信号和信号的下降沿,优选地由信号的上升沿、波峰信号和信号的下降沿构成。优选地,信号的上升沿实现为从信号的最小处(可以是局部最小值)直到波峰信号。优选地,信号的最小处对应于信号的零值。优选地,信号的下降沿实现为从波峰信号直到信号的最小处,该最小处是从其开始实现上升沿的最小处,或者直到与从其开始实现上升沿的最小处不同的信号的局部最小值。
31、根据第一方面,脉冲的波峰信号能够对应于在脉冲的上升沿结束和脉冲的下降沿开始之间的脉冲的信号部分。作为非限制性示例,在方波脉冲信号的情况下,波峰信号对应于平台,即对应于信号的恒定最大值,该恒定最大值在脉冲的上升沿结束和脉冲的下降沿开始之间。
32、根据第一方面,脉冲的波峰信号可以是指在脉冲上升沿结束时的信号值和脉冲下降沿开始时的信号值之间的信号的全部值。
33、根据本发明的第二方面,与本发明的第一方面不兼容,泵浦信号的和/或脉冲信号的和/或由soa放大和调制的信号的和/或由soa放大和调制的信号的相位的一个或更多个、优选每一个脉冲能够包括上升沿或下降沿和波峰信号。换言之,根据本发明,所考虑的脉冲要么对应于根据第一方面的脉冲,要么对应于根据第二方面的脉冲。
34、根据本发明的第二方面,脉冲能够包括,优选地仅包括,还优选地由以下项构成,更优选地仅由以下项构成:
35、-波峰信号,或
36、-波峰信号之后的上升沿,或
37、-下降沿之后的波峰信号。
38、根据本发明的第二方面,脉冲能够包括波峰信号之后的上升沿,优选地仅包括波峰信号之后的上升沿,还优选地由波峰信号之后的上升沿构成,更优选地仅由波峰信号之后的上升沿构成。优选地,信号的上升沿实现为从信号的最小处(可以是局部最小值)直到信号的最大处(可以为局部最大值)。优选地,信号的最小处对应于信号的零值。优选地,脉冲的波峰信号能够对应于脉冲的信号的、在信号的最大处和信号的最小处之间的部分,该最小处是从其开始实现上升沿的最小处,或者是与从其开始实现上升沿的最小处不同的信号的局部最小值。
39、根据本发明的第二方面,脉冲能够包括下降沿之后的波峰信号、优选地仅包括下降沿之后的波峰信号、还优选地由下降沿之后的波峰信号构成、更优选地仅由下降沿之后的波峰信号构成。优选地,脉冲的波峰信号能够对应于脉冲的信号的、在信号的最小处(可以是局部最小值)直到信号的最大处(可以是局部最大值)之间的部分。优选地,信号的最小处对应于信号的零值。优选地,信号的下降沿从信号的最大处直到信号的最小处,该最小处是波峰信号从其开始延伸的最小处,或者直到与波峰信号从其开始延伸的最小处不同的信号的局部最小值。
40、根据本发明的第二方面,脉冲能够包括波峰信号,优选地仅包括波峰信号,还优选地由波峰信号构成、更优选地仅由波峰信号构成。在这种情况下,波峰信号优选地对应于脉冲的信号。在这种情况下,波峰信号,优选脉冲的信号,能够包括:
41、-脉冲信号的、在信号的最小处(其可以是信号的局部最小值,其优选地是波峰信号从其开始延伸的最小处)直到信号的最大处(其可能是信号的局部最大值)之间的、和/或优选地在之后或之前,还优选地在之后的部分,
42、-脉冲信号的、在信号的最大处(可以是信号的局部最大值)直到泵浦信号的最小处(可以是信号的局部最小值,其优选地是波峰信号从其开始延伸的最小处)之间的部分,或者直到泵浦信号的局部最小值,该局部最小值不同于波峰信号从其开始延伸的最小处。
43、根据本发明,泵浦信号和/或脉冲信号和/或由soa放大和调制的信号和/或由soa放大和调制的信号的相位包括:
44、-根据本发明的第一方面的至少一个脉冲,和/或
45、-根据本发明的第二方面的至少一个脉冲。
46、本公开的其余部分同样涉及第一方面及其替代方案,即本发明的第二方面。
47、根据本发明,信号和/或峰值和/或上升沿和/或下降沿可以由数学函数和/或周期函数定义,或者可以根据数学函数和/或周期函数变化,或者根据数学函数或周期函数调制。
48、“信号”可以指所讨论的信号的全部值。
49、在本技术的框架内使用的术语“波峰信号”可以与波峰功率相关,但不仅仅与波峰功率相关。特别地,在本技术的框架内使用的术语“波峰信号”可以与测量信号的波峰功率相关,但不仅仅与测量信号的波峰功率相关。
50、脉冲的波峰信号可以对应于所考虑的脉冲的全部峰值。
51、根据本发明,信号可以包括彼此相同或不同的连续脉冲。
52、优选地,信号的一个或更多个脉冲,优选地每个脉冲,是周期性的。
53、优选地,脉冲发生器是任意信号发生器。
54、优选地,控制单元被设置用于通过调制脉冲信号的每个脉冲来改变泵浦信号的每个脉冲的峰值。优选地,控制单元被设置用于通过调制脉冲信号的每个脉冲的峰值来改变泵浦信号的每个脉冲的峰值。
55、泵浦信号的至少一个脉冲的峰值的变化可以指:
56、-泵浦信号的至少一个脉冲的波峰信号的至少部分的变化,优选全部的变化,或者
57、-一个特征,根据该特征泵浦信号的至少一个脉冲的波峰信号包括不恒定的至少一部分,优选泵浦信号的至少一个脉冲的整个波峰信号不恒定。
58、如本技术中所描述的与泵浦信号相关的所有或一些特征,通过非限制性示例的方式,与脉冲相关的特征可以被转换为由soa放大和调制的信号的脉冲的相位。优选地,由soa放大和调制的信号的脉冲的相位可以具有与根据本发明的泵浦信号的至少一个脉冲的波峰信号的相位相同的特征。
59、泵浦信号的至少一个脉冲的峰值能够在泵浦信号的至少一个脉冲的至少一个时间区间内单调变化。
60、控制单元能够被设置用于通过调制由发电机产生的脉冲信号的至少一个脉冲,优选地通过调制由发电机产生的脉冲信号的至少一个脉冲的峰值,在泵浦信号的至少一个脉冲的至少一个时间区间内单调地改变泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值。
61、控制单元能够被设置用于通过调制由发电机产生的脉冲信号的至少一个脉冲来线性地改变泵浦信号的至少一个脉冲的峰值的全部或部分。
62、控制单元能够被设置用于通过调制由发电机产生的脉冲信号的至少一个脉冲来线性地改变泵浦信号的至少一个脉冲的峰值序列,例如峰值段序列。
63、控制单元能够被设置用于通过调制由发电机产生的脉冲信号的至少一个脉冲来产生泵浦信号的至少一个脉冲的峰值的函数。
64、脉冲的时间区间可以指在脉冲的持续期间内的时间区间。
65、优选地,控制单元能够被设置用于通过调制由发电机产生的脉冲信号的至少一个脉冲来单调地改变泵浦信号的至少一个脉冲的波峰信号的全部或部分。
66、优选地,控制单元能够被设置用于通过调制由发电机产生的脉冲信号的至少一个脉冲,独立于泵浦信号的给定脉冲的另一个时间区间的波峰信号,来改变泵浦信号的给定脉冲的时间区间的波峰信号。
67、泵浦信号的至少一个脉冲的峰值能够在泵浦信号的至少一个脉冲的整个持续期间单调变化。
68、控制单元能够被设置用于通过调制由发电机产生的脉冲信号的至少一个脉冲,在泵浦信号的至少一个脉冲的整个持续期间单调地改变泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值。
69、脉冲的整个持续时间可以指脉冲的整个或脉冲的持续时间的整个。
70、泵浦信号的至少一个脉冲的峰值能够在泵浦信号的所述至少一个脉冲的至少一个时间区间内以增加的方式变化和/或能够在泵浦信号的所述至少一个脉冲的至少一个时间区间内以减小的方式变化。
71、控制单元能够被设置用于通过调制由发电机产生的脉冲信号的至少一个脉冲,优选地通过调制由发电机产生的脉冲信号的至少一个脉冲的峰值,在泵浦信号的至少一个脉冲的至少一个时间区间内以增加的方式改变泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值,和/或通过调制由发电机产生的脉冲信号的至少一个脉冲,优选地通过调制由发电机产生的脉冲信号的至少一个脉冲的峰值,在泵浦信号的至少一个脉冲的至少一个时间区间内以减小的方式改变泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值。
72、控制单元能够被设置用于通过调制脉冲信号的至少一个脉冲来产生泵浦信号的至少一个脉冲的峰值的至少一次增大和至少一次减小,或者相反。
73、优选地,在至少一次增大中的第一次增大之前,泵浦信号的峰值等于在脉冲的上升沿结束时的泵浦信号的值。优选地,在至少一次增大中的最后一次增大之后,泵浦信号的峰值等于脉冲下降沿开始时的泵浦信号值。
74、优选地,泵浦信号的至少一个脉冲的峰值以增加的方式然后以减小的方式交替地或相继地变化,或者泵浦信号的至少一个脉冲的峰值以减小的方式然后以增加的方式交替地或相继地变化。换言之,泵浦信号的至少一个脉冲的峰值能够变化,以形成在在其期间峰值增加的时间区间和在其期间峰值减小的时间区间之间的交替或在其期间峰值增加的时间区间和在其期间峰值减小的时间区间的序列,或者以形成在其期间峰值减小的时间区间和在其期间峰值增加的时间区间之间的交替或在其期间峰值减小的时间区间和在其期间峰值增加的时间区间的序列。
75、优选地,泵浦信号的至少一个脉冲的峰值根据三角函数而变化。
76、以下项之间的比率:
77、-信号的上升速率和/或下降速率,以及
78、-信号的峰值的增大速率,即信号的峰值增加或增大的速率,和/或信号的峰值的减小速率,即,信号的峰值减小或减小的速率,
79、可以等于或大于2,优选地等于或大于5,更优选地等于或大于10,还更优选地等于或大于100,最优选地等于或大于1000。
80、信号的峰值的增大速率可以不同于信号的峰值的减小速率。
81、优选地,信号的峰值的至少一次减小的速率与信号的峰值的至少一次增大的速率之间的比率等于或大于1,优选地等于或大于2,还优选地等于或大于5,更优选地等于或大于10,还更优选地等于或大于100,最优选地等于或大于1000。
82、优选地,信号的峰值的至少一次减少的速率能够等于信号的下降速率。
83、上升速率、下降速率、增大速率和减小速率可以被定义为每秒信号的变化。作为非限制性示例,泵浦信号可以是电压、强度或光通量。因此,泵浦信号的峰值可以以伏特(v)、安培(a)或瓦特(w)或瓦特每秒(w/s),或任意单位表示。作为非限制性示例,上升速率、下降速率、增大速率或减小速率可以以伏特每秒或安培每秒或瓦特每秒来定义。
84、作为非限制性示例,上升速率(或上升沿)和/或下降速率(或下降沿)的绝对值可以大于或等于,优选严格地大于或等于1.108安培每秒(a/s),更优选大于或等于1.109a/s。
85、作为非限制性示例,增大速率(或增大)和/或减小速率(或减小)的绝对值可以小于或等于,优选严格小于或等于2.108a/s,优选小于或等于1.107a/s,更优选小于或等于1.106a/s。作为非限制性示例,增大速率(或增大)和/或减小速率(或减小)的绝对值可以大于1.104a/s和/或大于1.105安培每秒(a/s)。
86、信号峰值的变化能够实现为在至少一个脉冲的至少一个时间区间内的上升速率和/或在至少一个脉冲的至少一个时间区间内的下降速率和/或者在至少一个脉冲的至少一个时间区间内的增大速率和/或在至少一个脉冲至少一个时间区间内减小速率。
87、优选地,泵浦信号的峰值在上升速率和/或下降速率的变化导致由soa放大和调制的信号的相位p的非零变化。
88、优选地,泵浦信号的峰值在增加和/或减少速率下的变化导致由soa放大和调制的信号的相位p的零变化,即恒定相位。
89、泵浦信号的至少一个脉冲的峰值能够包括在泵浦信号的所述至少一个脉冲的时间区间内,优选地在泵浦信号的所述至少一个脉冲的、在其期间峰值增加或减小的时间区间内的平均峰值,其等于在泵浦信号的所述至少一个脉冲的另一个时间区间内,优选地在泵浦信号的脉冲的、在其期间峰值增加或减小的时间区间内的平均峰值。
90、控制单元能够被设置用于优选地通过调制脉冲信号的至少一个脉冲,还优选地通过调制由发电机产生的脉冲信号的所述至少一个脉冲的峰值来改变泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值,使得在泵浦信号的所述至少一个脉冲的时间区间内,优选地在泵浦信号的所述至少一个脉冲的、在其期间峰值增加或减小的时间区间内的平均峰值,等于在泵浦信号的所述至少一个脉冲的另一个时间区间内,优选地在泵浦信号的所述至少一个脉冲的、在其期间峰值增加或相应地减小的时间区间内的平均峰值。
91、优选地,所述至少一个脉冲的、在其期间泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值增加的区间具有相同的平均峰值。
92、优选地,所述至少一个脉冲的、在其期间泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值减小的区间优选地具有相同的平均峰值。
93、优选地,所述至少一个脉冲的、在其期间泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值增加的区间和脉冲的、在其期间泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值减小的区间优选地具有相同的平均峰值。换言之,所述至少一个脉冲的、在其期间泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值的函数增加或减小的区间中的每个区间都能够具有与所述至少一个脉冲的、在其期间泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值的函数增加或减小的其他区间的峰值中的每个相同的平均峰值。
94、优选地,在至少一个脉冲的、在其期间泵浦信号的至少一个脉冲的峰值的函数增加或减小的所考虑的区间内的平均峰值:
95、-与在至少一个脉冲的、在其期间泵浦信号的至少一个脉冲的峰值的函数增加或减小,并且按时间顺序在所考虑的时间区间之后的区间内的平均波值相同,
96、-与在至少一个脉冲的、在其期间泵浦信号的至少一个脉冲的峰值的函数增加或减小,并且按时间顺序在所考虑的时间区间之前的区间内的平均峰值相同。
97、根据本发明,作为非限制性示例,在时间区间内的物理量的平均值,脉冲的相位的平均值或脉冲的强度的平均值,或者脉冲的峰值的平均值或脉冲的相位值的平均值或脉冲的相位的峰值的平均值,可以定义为等于所讨论的物理量在该时间区间内所取的全部值的算术平均值。
98、泵浦信号的至少一个脉冲的峰值能够包括在泵浦信号的所述至少一个脉冲的时间区间内的平均峰值,优选地在泵浦信号的所述至少一个脉冲的、在其期间峰值增加或减小的时间区间内的平均峰值,其小于或大于在泵浦信号的所述至少一个脉冲的另一个时间区间内的平均峰值,优选在泵浦信号的所述至少一个脉冲的、在其期间峰值增加或减小的时间区间内的平均峰值。
99、控制单元能够被设置用于优选地通过调制脉冲信号的至少一个脉冲,还优选地通过调制脉冲信号的至少一个脉冲的峰值来改变由发电机产生的泵浦信号的至少一个脉冲的峰值,使得在泵浦信号的所述至少一个脉冲在时间区间内的平均峰值,优选地在泵浦信号的所述至少一个脉冲的、在其期间峰值增加或减小的时间区间内的平均峰值小于或大于在泵浦信号的所述至少一个脉冲的另一个时间区间内的平均峰值,优选地在泵浦信号的所述至少一个脉冲的、在其期间峰值增加或减小的时间区间内的平均峰值。
100、优选地,所述至少一个脉冲的、在其期间泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值增加的区间各自具有不同的平均峰值,即更大或更小。
101、优选地,所述至少一个脉冲的、在其期间泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值减小的区间各自具有不同的平均峰值。
102、优选地,所述至少一个脉冲的、在其期间泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值增加的区间具有与所述至少一个脉冲的、在其期间泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值减小的区间的平均峰值不同的平均峰值。
103、优选地,在所述至少一个脉冲的、在其期间泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值增加或相应地减小的所考虑的时间区间内的平均峰值优选为:
104、-大于或优选地小于在所述至少一个脉冲的、在其期间泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值增加或相应地减小,并且按时间顺序在所考虑的时间区间之后的时间区间内的平均值,
105、-小于或优选地大于所述至少一个脉冲的的、在其期间泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值增加或相应地减小,并且按时间顺序在所考虑的时间区间之前的时间区间内的平均峰值。
106、优选地,在所述至少一个脉冲的、在其期间泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值增加或减小的所考虑的时间区间内的平均峰值优选为:
107、-大于或优选地小于在所述至少一个脉冲的、在其期间泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值增加或减小,并且按时间顺序在所考虑的时间区间之后的时间区间内的平均峰值,
108、-小于或优选地大于在所述至少一个脉冲的、在其期间泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值增加或减小,并且按时间顺序在所考虑的时间区间之前的时间区间内的平均峰值。
109、控制单元能够包括至少一个开关,该开关被设置用于控制和/或调制脉冲信号。
110、至少一个开关能够是晶体管。晶体管能够是金属氧化物半导体场效应晶体管,表示为mos。晶体管能够是n型,即nmos晶体管,或者p型,即pmos晶体管。
111、至少一个开关能够被设置用于通过调制和/或切换由发电机发射的脉冲信号来改变泵浦信号。
112、激光雷达能够包括光纤放大器,该光纤放大器被设置用于放大由soa放大和调制的主激光束。
113、激光雷达,或者激光雷达或soa的控制单元能够被设置用于优选地以线性增加或减小的方式改变由soa放大和调制的主激光束的峰值。
114、优选地,激光雷达,或者激光雷达或soa的控制单元,能够被设置用于优选地以线性增加或减小的方式改变由soa放大和调制的主激光束的峰值,使得由光纤放大器放大的激光束(即由soa放大和调制然后由光纤放大器放大的主激光束)的信号、或者平均信号、或者功率或者平均功率在所述至少一个脉冲上是恒定的。
115、根据本发明,还提出了一种放大脉冲激光雷达的主激光束的方法,其包括以下步骤:
116、-优选地通过脉冲发生器,产生包括至少一个脉冲的泵浦信号,所述至少一个脉冲的峰值在所述泵浦信号的所述至少一个脉冲的过程中变化,优选地产生包括至少一个脉冲的泵浦信号,所述至少一个脉冲的峰值、上升沿和/或下降沿在所述泵浦信号的所述至少一个脉冲的过程中变化,和/或,优选地,保持由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位恒定或改变该相位,
117、-借助于所述脉冲激光雷达的半导体光学放大器(soa),根据所产生的泵浦信号来放大和调制所述主激光束,经放大和调制的主激光束形成测量激光束。
118、该方法可以包括如下步骤,该步骤在于通过优选地借助于控制单元调制脉冲信号的至少一个脉冲,优选地通过调制能够由发电机产生的脉冲信号的至少一个脉冲的峰值、上升沿和/或下降沿,来改变泵浦信号的至少一个脉冲的峰值。
119、优选地,该方法能够包括由以下步骤,该步骤在于:优选地借助于脉冲发生器,通过调制泵浦信号的至少一个脉冲,优选地通过调制泵浦信号的至少一个脉冲的峰值、上升沿和/或下降沿,还优选地通过调制泵浦信号的至少一个脉冲的峰值的变化,来改变由soa放大和调制的信号的相位和/或频率。
120、优选地,该方法可以包括由以下步骤,该步骤在于:优选地借助于控制单元,通过调制脉冲信号的至少一个脉冲,优选地通过调制脉冲信号的至少一个脉冲的上升沿和/或下降沿,还优选地通过调制脉冲信号的至少一个脉冲的峰值,来改变由soa放大和调制的信号的相位和/或频率。
121、该方法能够包括以下步骤,该步骤在于优选地借助于控制单元,优选地通过调制脉冲信号,来改变由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位。
122、该方法可以包括以下步骤,这些步骤在于:
123、-优选地借助于控制单元,优选地通过调制脉冲信号,来保持由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位恒定,或
124、-优选地借助于控制单元,优选地通过调制脉冲信号,优选地在至少一个脉冲的至少一个时间区间内,以增加的方式改变由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位,和/或优选地在由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的至少一个时间区间内,以减小的方式改变由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位。
125、该方法能够包括如下步骤,该步骤在于:在至少一个脉冲的、在其期间相位增加或减小的至少一个时间区间内,与由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的相位变化的梯度成比例地偏移由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的频率。
126、该方法能够包括如下步骤,该步骤在于改变由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位,使得在由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的时间区间内的相位的平均值,优选地在由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的、在其期间相位增加或相应地减小的时间区间内的平均值,等于在由soa放大并调制的信号的所述至少一个脉冲的另一个时间区间内的相位的平均值,优选地在由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的、在其期间相位增加或相应地减小的时间区间内的平均值。
127、该方法能够包括如下步骤,该步骤在于改变由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位,使得在由soa放大和调制的信号的脉冲的时间区间内的平均值,优选地在由soa放大和调制的信号的脉冲的、在其期间相位增加或相应地减小的时间区间内的平均值,小于或大于在由soa放大并调制的信号的脉冲的另一个时间区间内的相位的平均数值,优选地在脉冲的、在其期间相位增加或相应地减小的时间区间内的平均值。
128、该方法能够包括以下步骤,所述步骤在于改变由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位,使得对于所考虑的至少一个脉冲,相位值在由soa放大和调制的信号所考虑的至少一个脉冲的至少一个时间区间内以模2π变化,即,相位值在由soa放大和调制的信号的所考虑的至少一个脉冲的过程中至少以模2π变化一次。
129、该方法能够优选地包括以下步骤,所述步骤在于改变由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位,使得对于所考虑的至少一个脉冲,相位值在由soa放大和调制的信号的所考虑的至少一个脉冲的几个时间区间内以模2π变化,即,相位值在由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的过程中以模2π变化数次。
130、该方法能够包括以下步骤,所述步骤在于改变由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位,使得在所述至少一个脉冲的、在其期间相位增加或相应地减小的所考虑的时间区间内相位p的平均值:
131、-与所述至少一个脉冲的、按时间顺序在所考虑的时间区间之后的区间内的平均峰值相同,
132、-与所述至少一个脉冲的、按时间顺序在所考虑的时间区间之前的区间内的平均峰值相同。
133、该方法能够包括以下步骤,所述步骤在于改变由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的相位,使得在所述至少一个脉冲的、在其期间相位增加或相应地减小的时间区间内相位p的平均值:
134、-小于或大于在所述至少一个脉冲的、在其期间相位增加或相应地减小,并且按时间顺序在所考虑的时间区间之后的时间区间内相位p的平均值,
135、-大于或小于在所述至少一个脉冲的、在其期间相位增加或相应地减小,并且按时间顺序在所考虑的时间区间之前的时间区间内相位p的平均值。
136、优选地借助于控制单元,优选地通过调制脉冲信号,泵浦信号的峰值能够变化使得在由soa放大和调制的信号的脉冲过程中,由soa放大并调制的信号的相位:
137、-恒定或保持恒定,或
138、-在脉冲的至少一个时间区间内增加,并且在脉冲的至少一个时间区间内减小。
139、泵浦信号的峰值能够变化使得在由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的过程中,在由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的时间区间内的相位的平均值,优选地在由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的、在其期间相位增加或相应地减小的时间区间内的相位的平均值,等于由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的另一个时间区间内相位的平均值,优选地在soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的、在其期间相位增加或相应地减小的时间区间内的相位的平均值。
140、泵浦信号的峰值能够变化,使得在由soa放大和调制的信号的脉冲的过程中,在由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的时间区间内的相位的平均值,优选地在由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的、在其期间相位增加或相应地减小的时间区间内的相位的平均值,小于或大于由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的另一个时间区间内的相位的平均值,优选地在由soa放大和调制的信号的所述至少一个脉冲的、在其期间相位增加或相应地减小的时间区间内的相位的平均值。
141、泵浦信号的至少一个脉冲的峰值能够:
142、-在泵浦信号的所述至少一个脉冲的至少一个时间区间内单调变化,和/或
143、-在泵浦信号的所述至少一个脉冲的至少一个时间区间内增加和/或在泵浦信号的至少一个脉冲的至少一个时间区间内减小。
144、泵浦信号的至少一个脉冲的、在其期间峰值单调变化的至少一个时间区间和/或泵浦信号的至少一个脉冲的、在其期间峰值增加的至少一个时间区间和/或泵浦信号的至少一个脉冲的、在其期间峰值增加的至少一个时间区间能够是泵浦信号的至少一个脉冲的总持续时间的全部或一部分。
145、泵浦信号的至少一个脉冲的峰值的变化能够包括三角形信号,或者是三角形信号或由三角形信号组成。
146、泵浦信号的至少一个脉冲的峰值能够在泵浦信号的所述至少一个脉冲的整个持续期间单调变化。
147、能够根据在泵浦信号的至少一个脉冲的、在其期间峰值是增加的至少一个时间区间内泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值的梯度,和/或根据在泵浦信号的至少一个脉冲的、在其期间峰值是减小的至少一个时间区间内泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值的梯度,偏移、调整或调制由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的频率。
148、优选地,通过以下方式使由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的频率偏移:
149、-通过改变泵浦信号的至少一个脉冲的峰值,优选地改变泵浦信号的至少一个脉冲的峰值、上升沿和/或下降沿,和/或
150、-通过优选地借助于控制单元调制脉冲信号的至少一个脉冲,还优选地调制能够由发电机产生的脉冲信号的至少一个脉冲的峰值、上升沿和/或下降沿。
151、“泵浦信号的至少一个脉冲的峰值的梯度”可以是在其期间函数增加或减小的泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值的前导系数。
152、优选地,泵浦信号的峰值的梯度在脉冲的、在其期间峰值增加或减小的时间区间中的每一个内是相同的。
153、优选地,泵浦信号的至少一个脉冲的峰值在泵浦信号的所述至少一个脉冲的至少一个时间区间内增加并且在泵浦信号的所述至少一个脉冲的至少一个时间区间内减小,使得根据泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值偏移、调整或调制由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的频率。
154、优选地,泵浦信号的至少一个脉冲的峰值在泵浦信号的所述至少一个脉冲的至少一个时间区间内增加并且在泵浦信号的所述至少一个脉冲的至少一个时间区间内减小,使得根据泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值的变化速率、优选地与之成比例地偏移、调整或调制由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的频率。
155、优选地:
156、-泵浦信号的至少一个脉冲的峰值在泵浦信号的所述至少一个脉冲的至少一个时间区间内增加,并且在泵浦信号的所述至少一个脉冲的至少一个时间区间内减小,以及
157、-于在其期间波峰信号增加或相应地减小的所述至少一个时间区间内,波峰信号的变化的绝对值大于1.108安培每秒(a/s),更优选地大于1.109a/s或1.1010a/s,以及
158、-于在其期间波峰信号减小或相应地增加的所述至少一个时间区间内,波峰信号的变化的绝对值小于1.108安培每秒(a/s),并且更优选地小于或等于1.107a/s;优选地,于在其期间波峰信号减小或相应地增加的所述至少一个时间区间内,波峰信号的变化在称为峰值的变化速率的速率下,所述速率的绝对值大于1.104安培每秒(a/s),优选地大于1.105安培每秒(a/s),和/或优选地小于或等于1.106a/s,更优选小于或等于1.107a/s,还更优选小于1.108a/s,
159、使得根据泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值的变化率偏移、调整或调制由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的频率,或者优选地,是或倾向于与泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值的变化速率成比例地偏移、调整或调制由soa放大和调制的信号的至少一个脉冲的频率。
160、泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值能够包括在泵浦信号的所述至少一个脉冲的至少一个时间区间内的平均峰值,优选地于在其期间峰值增加的所述至少一个时间区间内或于在其期间峰值减小的所述至少一个时间区间内的平均峰值,该平均峰值等于泵浦信号的所述至少一个脉冲的至少一个其他时间区间内的平均峰值,优选地于在其期间峰值增加的所述至少一个时间区间内或于在其期间峰值减小的所述至少一个时间区间内的平均峰值。
161、优选地借助于控制单元,优选地通过调制脉冲信号的至少一个脉冲,还优选地通过调制能够由发电机产生的脉冲信号的至少一个脉冲的峰值、上升沿和/或下降沿,泵浦信号的所述至少一个脉冲的峰值能够变化,使得泵浦信号的所述至少一个脉冲的至少一个时间区间内的平均峰值,优选地于在其期间峰值增加的所述至少一个时间区间内或于在其期间峰值减小的所述至少一个时间区间内的平均峰值,等于泵浦信号的所述至少一个脉冲的至少一个其他时间区间内的平均峰值,优选地在峰值增加的至少一个时间区间内或者在峰值减小的至少一个时间区间内的平均峰值。
162、泵浦信号的至少一个脉冲的峰值能够包括在泵浦信号的所述至少一个脉冲的至少一个时间区间内的平均峰值,优选地于在其期间峰值增加的至少一个时间区间内或于在其期间峰值减小的至少一个时间区间内的平均峰值,该平均峰值小于或大于泵浦信号的所述至少一个脉冲的至少一个其他时间区间内的平均峰值,优选地于在其期间峰值增加的所述至少一个时间区间内或于在其期间峰值减小的所述至少一个时间区间内的平均峰值。
163、优选地借助于控制单元,优选地通过调制脉冲信号的至少一个脉冲,还优选地通过调制能够由发电机产生的脉冲信号的至少一个脉冲的峰值、上升沿和/或下降沿,泵浦信号的至少一个脉冲的峰值能够变化,使得在泵浦信号的所述至少一个脉冲在至少一个时间区间内的平均峰值,优选于在其期间峰值增加的所述至少一个时间区间内或于在其期间峰值减小的所述至少一个时间区间内的平均峰值,小于或大于在泵浦信号的所述至少一个脉冲的时间区间内的平均峰值,优选地于在其期间峰值增加的所述至少一个时间区间内或于在其期间峰值减小的所述至少一个时间区间内的平均峰值。
164、该方法能够包括对与由soa放大和调制的信号的相位有关的数据的测量。
165、由soa放大和调制的信号的相位的数据的测量能够由相位正交检测器、相干检测器或相位正交光学解调器来执行。
166、该方法能够包括基于以下数据来确定脉冲信号的至少一个脉冲的调制和/或泵浦信号的至少一个脉冲的变化:
167、-与由soa放大和调制的信号的相位有关的数据,和
168、-根据其主激光束被放大和调制的、泵浦信号的至少一个脉冲的峰值的数据。
169、该方法能够在没有(即能够不包括)峰值的校准步骤,即确定脉冲信号的至少一个脉冲的调制和/或泵浦信号的至少一个脉冲的变化的步骤的情况下实现。
170、该方法能够不包括测量或确定与由soa放大和调制的信号的相位有关的数据的步骤。这些数据能够在根据本发明的方法之前和/或独立于根据本发明的方法收集。与由soa放大和调制的信号的相位有关的数据能够是在根据本发明的方法的实施期间例如被控制单元存储、接收或传输的数据。例如,与由soa放大和调制的信号的相位有关的数据能够是存储在计算机介质的存储设备中的数据。
171、与由soa放大和调制的信号的相位有关的数据能够优选地在根据本发明的方法的实施过程中被确定和/或测量。
172、换言之,校准步骤能够独立于该方法来实现,并且该方法能够在没有确定脉冲信号的调制或泵浦信号的变化的步骤的情况下实现。
173、“确定脉冲信号的至少一个脉冲的调制和/或泵浦信号的至少一个脉冲的变化”可以指确定要施加到脉冲信号的调制和/或确定要施加到泵浦信号的变化。
174、要施加的脉冲信号的调制和/或泵浦信号的变化的确定能够包括调制的校准和/或变化的校准,或者能够是调制的校准和/或变化的校准,或者能够由调制的校准和/或变化的校准组成。
175、脉冲信号的调制和/或泵浦信号的变化的确定能够包括以下步骤,该步骤在于调整、适配或调节所施加的脉冲信号的调制和/或所施加的泵浦信号的改变。
176、根据第一变型,脉冲信号的调制和/或泵浦信号的变化的确定能够包括由以下步骤,这些步骤在于:
177、-调制脉冲信号,优选地调制脉冲信号的至少一个脉冲的峰值、上升沿和/或下降沿,和/或调制泵浦信号的变化,优选地调制泵浦信号的至少一个脉冲的峰值、上升沿和/或下降沿的变化,和/或
178、-借助于soa,根据泵浦信号放大和调制主激光束,和
179、-调整、适配或调节所施加的脉冲信号的调制和/或所施加的泵浦信号的变化的调制。
180、根据第二变型,峰值的调制的确定能够包括由以下步骤,这些步骤在于:
181、-调制参考脉冲信号,该参考脉冲信号的峰值优选地是恒定的,还优选地调制方波脉冲信号,还优选地调制参考脉冲信号的至少一个脉冲的峰值、上升沿和/或下降沿,和/或调制泵浦信号的变化,优选地调制泵浦信号的至少一个脉冲的峰值、下降沿和/或上升沿的变化,和
182、-确定要施加的脉冲信号的至少一个脉冲的调制和/或要施加的泵浦信号的至少一个脉冲的变化。
183、该方法能够包括以下步骤,该步骤在于借助于光纤放大器放大由soa放大和调制的主激光束。
184、该方法能够包括以下步骤,该步骤在于优选地借助于激光雷达或soa的控制单元,根据由光纤放大器操作的经放大和调制的主激光光束或者相对于由光纤放大器操作的经放大和调制的主激光光束,补偿或调制、适配或修改由soa操作的主激光束的放大。
185、根据本发明的装置适合于,优选地被设置用于,还优选地被特别设计为,实现根据本发明所述的方法。
186、根据本发明的方法能够、优选地被特别设计为通过根据本发明所述的装置来实现。