[发明专利]一种基于准直光束的侦测系统和方法、激光雷达系统

权利要求书

1.一种基于准直光束的侦测系统，其特征在于：包括硅光相控阵多线发射模块，所述硅光相控阵多线发射模块生成竖直方向排列的多个准直光束，且每个准直光束的角度指向不同，角度间隔遵循预设方式；

所述硅光相控阵多线发射模块包括集成的氮化硅波导模块和硅波导模块，所述氮化硅波导模块用于对大功率信号进行耦合和分光，硅波导模块用于调控发射低功率信号，进而提高准直光束输出功率；

还包括多个级联的波导光栅，并形成阵列形式，多个级联的波导光栅将发射准直光束调整为多个竖直排列的准直光束，提高单点的功率密度。

2.根据权利要求1所述的一种基于准直光束的侦测系统，其特征在于：所述氮化硅波导模块包括氮化硅耦合器、氮化硅波导、氮化硅分光器和垂直耦合器，所述硅波导模块包括硅波导，所述氮化硅耦合器用于接收光源中的发射信号，所述氮化硅耦合器通过氮化硅波导将发射信号传递给氮化硅分光器，所述氮化硅分光器将发射信号均匀分为多路信号，多路信号再经垂直耦合器后将输出光耦合至硅波导中。

3.根据权利要求2所述的一种基于准直光束的侦测系统，其特征在于：所述硅光相控阵多线发射模块包括移相器，每个信号经硅波导集成至移相器，经过调相后的光信号分别进入多个级联的波导光栅阵列中。

4.根据权利要求3所述的一种基于准直光束的侦测系统，其特征在于：所述移相器为电光移相器或者热光移相器。

5.根据权利要求3所述的一种基于准直光束的侦测系统，其特征在于：每个级联包含的波导光栅的周期和扰动强度均不相同，不同级联的横向对应分布的波导光栅的周期和扰动强度均相同，进而使得每一组横向分布光栅阵列出射光在第一平面上角度不同，定义波导光栅1出射角度对应光束1，波导光栅2出射角度对应光束2，波导光栅n出射角度对应光束n，通过横向相干，每个波导光栅能够独立的形成近似的准直光束。

6.根据权利要求5所述的一种基于准直光束的侦测系统，其特征在于：还包括光源、接收模块和控制处理单元；

所述光源用于生成连续的调频信号，并通过分光器件分别进入硅光相控阵多线发射模块和接收模块；

所述接收模块包括接收天线和云点匹配光学系统，所述接收天线包括光栅耦合器阵列，所述光栅耦合器阵列数量决定了雷达系统的分辨点数，纵向排列的光栅耦合器个数与硅光相控阵多线发射模块发射的准直光束的总数量是匹配的，横向排列的光栅耦合器数量与该激光雷达系统的横向分辨点数是匹配的；

云点匹配光学系统包括一个或多个透镜，当硅光相控阵多线发射模块发射的准直光束同时照射到待测物体表面后，产生的反射光经过透镜被接收天线收集，其中接收天线平面置于光学系统的后焦面，接收天线能够接收特定角度的入射光，每一行接收天线参数相同，且接收角度一致，接收天线通过与本振信号相干拍频后输出至控制处理单元，接收模块得到本振信号相干拍频后输出和待测物体表面产生的反射光后即可得多个反射点处的距离和速度信息。

7.根据权利要求6所述的一种基于准直光束的侦测系统，其特征在于：所述硅光相控阵多线发射模块集成在芯片上；

所述接收模块集成在芯片上。

8.根据权利要求6所述的一种基于准直光束的侦测系统，其特征在于：所述控制处理单元分别与光源、硅光相控阵多线发射模块和接收模块连接；

所述控制处理单元控制光源，所述控制处理单元通过调整注入电流对光源输出信号波长产生调制；

所述控制处理单元控制硅光相控阵多线发射模块，所述控制处理单元通过控制硅光相控阵多线发射模块的阵列中每个单元的相位，进而能够同时调整所有出射的准直光束横向发射角度；

所述控制处理单元控制接收模块，所述控制处理单元接收并处理接收模块中每个接收天线接收的发射光信号与本振信号，分析计算出对应角度处激光云点的距离信息。