一种快速调节脉冲输出功率的光纤激光器装置及激光雷达的制作方法

本发明属于激光雷达，具体涉及一种快速调节脉冲输出功率的光纤激光器装置及激光雷达。

背景技术：

1、随着无人驾驶领域的行情火热，激光雷达作为自动驾驶的信息采集端口，其参数指标与数据采集速度要求飞速发展。相应的，对于雷达用光纤激光器来说，响应速度与稳定性等参数也越来越被雷达厂家重视。

2、一般来说，激光雷达中用的光纤激光器，采用mopa结构，即种子光加上多级光放大结构，得到雷达所需的高能量脉冲光信号。通常的，为了调节激光器最终输出的光功率，只需要调节放大器中的最后一级泵浦功率即可，但泵浦本身受到温度影响，且电流无法精确控制，加上泵浦电流调制速度有限，导致雷达用光纤激光器的功率稳定性与功率调节速度，无法适配雷达厂商的高标准要求。

3、对于光纤激光器来说，光功率的快速动态调节是一个棘手的问题。

4、因此，本发明公开了一种快速调节脉冲输出功率的光纤激光器装置及激光雷达。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种快速调节脉冲输出功率的光纤激光器装置及激光雷达。

2、为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

3、一种快速调节脉冲输出功率的光纤激光器装置，包括激光器光路结构和激光器电路结构，所述激光器光路结构包括沿光入射方向依次设置的种子光源、波分复用器、放大器、解复用器和光纤分光器，所述激光器电路结构包括功率监测电路、信号处理电路、激光器主控电路和种子驱动，所述激光器主控电路与种子驱动和信号处理电路相连，所述种子驱动与种子光源相连，所述功率监测电路与光纤分光器和信号处理电路相连。

4、进一步的，所述种子光源包括第一种子光源和第二种子光源，所述种子驱动包括第一种子驱动和第二种子驱动，所述第一种子光源与第一种子驱动相连，所述第二种子光源与第二种子驱动相连，所述激光器主控电路分别与第一种子驱动和第二种子驱动相连，所述第一种子光源和第二种子光源产生的信号光均经过波分复用器依次进入放大器和解复用器中，所述解复用器的输出光一部分通过光纤分光器进入功率监测电路。

5、进一步的，所述第一种子光源的输出为脉冲光输出，所述第二种子光源的输出为脉冲光输出或连续光输出。

6、进一步的，所述第一种子光源和第二种子光源的波长分别为1530-1565nm，所述第一种子光源和第二种子光源的输出光谱间隔大于5nm。

7、进一步的，所述第一种子光源是一种dfb结构的半导体激光器，产生5～20mw可调、1～100ns可调的脉冲光信号。

8、进一步的，所述第一种子驱动和第二种子驱动的电信号同频率且时间差恒定。

9、进一步的，所述信号频率为50～2000khz，时间差为10～200ns。

10、本发明还公开了一种激光雷达，包括如上所述的一种快速调节脉冲输出功率的光纤激光器装置。

11、进一步的，所述激光雷达还包括雷达发射装置、apd幅值反馈、apd驱动、接收apd和雷达接收装置，所述激光器光路结构的输出光经过雷达发射装置作用到目标物体，所述雷达接收装置用于接收从目标物体表面反射回来的光并聚焦到接收apd的光接收表面，所述接收apd与apd驱动相连，所述apd驱动与apd幅值反馈相连，所述apd幅值反馈与激光器电路结构的信号处理电路相连。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

13、本发明公开了一种快速调节脉冲输出功率的光纤激光器装置及激光雷达，光纤激光器装置包括第一种子光源、第二种子光源、第一种子驱动、第二种子驱动、波分复用器、多级光纤放大器、解复用器、光纤分光器、功率监测电路、信号处理电路和激光器主控电路，第一种子光源和第二种子光源产生的信号光均先经过波分复用器再依次进入多级光纤放大器和解复用器中，再分成两路输出光，其中一路输出光经过通过光纤分光器进入功率监测电路以实现实时监测主输出功率的目的，进而根据主输出功率的大小实现调节主输出功率的目的，确保激光器的主输出功率的稳定，不同于传统的激光器功率调节，本发明的控制方式更为稳定精细，且成本可控，同时达到us级别以内的光功率调节速度；通过调节第二种子光源的功率，可以快速的调整输出功率的大小，可以适用于需要快速调节光功率的场景，特别是激光雷达接收到极为强的回波信时，快速降低功率可以保护雷达中的apd，防止器件损坏。

技术特征：

1.一种快速调节脉冲输出功率的光纤激光器装置，其特征在于，包括激光器光路结构和激光器电路结构，所述激光器光路结构包括沿光入射方向依次设置的种子光源、波分复用器、放大器、解复用器和光纤分光器，所述激光器电路结构包括功率监测电路、信号处理电路、激光器主控电路和种子驱动，所述激光器主控电路与种子驱动和信号处理电路相连，所述种子驱动与种子光源相连，所述功率监测电路与光纤分光器和信号处理电路相连。

2.根据权利要求1所述的一种快速调节脉冲输出功率的光纤激光器装置，其特征在于，所述种子光源包括第一种子光源和第二种子光源，所述种子驱动包括第一种子驱动和第二种子驱动，所述第一种子光源与第一种子驱动相连，所述第二种子光源与第二种子驱动相连，所述激光器主控电路分别与第一种子驱动和第二种子驱动相连，所述第一种子光源和第二种子光源产生的信号光均经过波分复用器依次进入放大器和解复用器中，所述解复用器的输出光一部分通过光纤分光器进入功率监测电路。

3.根据权利要求2所述的一种快速调节脉冲输出功率的光纤激光器装置，其特征在于，所述第一种子光源的输出为脉冲光输出，所述第二种子光源的输出为脉冲光输出或连续光输出。

4.根据权利要求2所述的一种快速调节脉冲输出功率的光纤激光器装置，其特征在于，所述第一种子光源和第二种子光源的波长分别为1530-1565nm，所述第一种子光源和第二种子光源的输出光谱间隔大于5nm。

5.根据权利要求4所述的一种快速调节脉冲输出功率的光纤激光器装置，其特征在于，所述第一种子光源是一种dfb结构的半导体激光器，产生5～20mw可调、1～100ns可调的脉冲光信号。

6.根据权利要求2所述的一种快速调节脉冲输出功率的光纤激光器装置，其特征在于，所述第一种子驱动和第二种子驱动的电信号同频率且时间差恒定。

7.根据权利要求6所述的一种快速调节脉冲输出功率的光纤激光器装置，其特征在于，所述信号频率为50～2000khz，时间差为10～200ns。

8.一种激光雷达，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的一种快速调节脉冲输出功率的光纤激光器装置。

9.根据权利要求8所述的一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括雷达发射装置、apd幅值反馈、apd驱动、接收apd和雷达接收装置，所述激光器光路结构的输出光经过雷达发射装置作用到目标物体，所述雷达接收装置用于接收从目标物体表面反射回来的光并聚焦到接收apd的光接收表面，所述接收apd与apd驱动相连，所述apd驱动与apd幅值反馈相连，所述apd幅值反馈与激光器电路结构的信号处理电路相连。

技术总结
本发明公开了一种快速调节脉冲输出功率的光纤激光器装置及激光雷达，光纤激光器装置包括种子光源、波分复用器、放大器、解复用器、光纤分光器、功率监测电路、信号处理电路、激光器主控电路和种子驱动，激光器主控电路与种子驱动和信号处理电路相连，种子驱动与种子光源相连，功率监测电路与光纤分光器和信号处理电路相连。本发明中，第一种子光源和第二种子光源产生的信号光均先经过波分复用器再依次进入多级光纤放大器和解复用器中，再分成两路输出光，其中一路输出光经过通过光纤分光器进入功率监测电路以实现监测主输出功率的目的，进而根据主输出功率的大小实现调节主输出功率的目的，确保激光器的主输出功率的稳定，且成本可控。

技术研发人员：蔡震,刘洋,张铭
受保护的技术使用者：江苏亮点光电研究有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14