[发明专利]经稳定化的激光雷达系统和用于稳定化的方法

说明书

本发明涉及一种经稳定化的激光雷达系统和一种用于稳定化的方法。本发明描述一种激光雷达系统，其包括激光器(10)，其中，所述激光器(10)构造用于在波长工作范围内发射单色的激光雷达辐射；热元件(20)，其设置用于调节所述激光器(10)的工作温度；用于分析处理的装置(22)，其构造用于由由所述激光器(10)发射的辐射确定所述辐射的实际波长到所述激光器(10)的波长工作范围内的期望波长的偏差程度；和用于调节的装置(24)，其构造用于根据由所述用于分析处理的装置(22)确定的偏差尺度如此控制所述热元件(20)，使得将所述激光器(10)的工作温度调整到以下值上：在所述值的情况下，所发射的单色的激光雷达辐射相应于所述期望波长。

技术领域

本发明涉及一种经稳定化的激光雷达系统和一种用于稳定化的方法。本发明尤其涉及一种具有用于抑制光学串扰的改进的温度调节的装置的激光雷达系统和一种用于在相应的激光雷达系统的情况下进行波长稳定化的方法。

背景技术

进行扫描的用于周围环境检测的激光雷达系统大多由发送单元和接收单元构成。发送单元大多借助激光器产生射束，所述射束照亮场景的确定的部分。射到那里的光子被反射或散射并且借助接收光学系统来检测。由于光子以大的空间角在相应的靶(所谓的朗伯靶)上散射，借助接收单元可以探测到的光子的数目随着至靶的间距非常快速地下降。因为接收单元(例如探测器)中的接收器同时受另外的干扰参量的影响，所以将反射信号与噪声分离随着增大的间距变得越来越难或不再可能。用于激光雷达系统的重要的干扰参量可以是同时落到场景上的背景光。该背景光通过接收光学系统同样成像到探测器上并且导致噪声贡献。

如果在接收光学系统之前将带通滤光器用作滤光器元件，则可以最小化该贡献。该带通滤光器具有围绕所发射的激光雷达辐射的波长的尽可能窄的允许通过范围，从而仅仅非常窄的光谱带范围中的背景光射到探测器上。然而，使用尽可能窄的滤光器用于减少背景光需要使用具有尽可能稳定的工作波长的激光器。

虽然这种激光器的使用是完全可能，但合适的激光器类型的形式受到严格限制。如果要使用半导体激光器，则不仅半导体工艺中的工艺变动(Prozessstreuung)而且激光器运行的温度都对所发射的波长具有影响。如果在选择相应的滤光器时应考虑尽可能所有出现的过程变动或温度漂移，则必要时可以使用仅仅一个非常宽的滤光器，该滤光器允许相应地多的背景光通过并且因此限制激光雷达系统的作用范围。

该问题例如可以通过直接选择生产过程中所需的激光器来改进，但是这与明显更高的成本相关。尤其可以通过温度调节来降低温度影响(参见图1)，其方式是，例如通过珀耳帖元件(Peltier-Element)和/或加热电阻对发送单元进行充分地调温。但是在此的问题是，在激光器单元的位置处的测量温度与在激光发射器芯片处的实际上重要相关的温度(即尤其激光器的有源区域的温度)之间的关联性不是已知的或仅仅是大致已知的。这限制这种温度调节的有效准确性并且因此也限制最小可实现的滤光器宽度。

发明内容

根据本发明，提供根据权利要求1的经稳定化的激光雷达系统和根据权利要求9的用于波长稳定化的方法。

根据本发明的激光雷达系统包括激光器，其中，该激光器构造用于在波长工作范围内发射单色的激光雷达辐射；热元件，其设置用于调节激光器的工作温度；用于分析处理的装置，其构造用于由由激光器发射的辐射来测量辐射的实际波长到激光器的波长工作范围内的期望波长的偏差；和用于调节的装置，其构造用于根据由用于分析处理的装置确定的偏差程度如此控制热元件，使得将激光器的工作温度调整到以下值上：在该值的情况下所发射的单色的激光雷达辐射相应于期望波长。