[发明专利]一种基于超表面透镜组阵列的激光雷达扫描装置及其设计方法

摘要

本发明公开了一种基于超表面透镜组阵列的激光雷达扫描装置及其设计方法，通过超表面透镜组阵列与压电陶瓷结合实现激光雷达扫描。该装置包括两层平行的超表面透镜组，第一层超表面透镜实现垂直入射平行光束的理想聚焦或发散，使其焦点或虚焦点在第二层超表面透镜组的前焦面上。第二层超表面透镜组，将第一层超表面透镜汇聚后发散的光束，或者直接发散的光束，转变成平行光出射；当第一层超表面透镜发生横向位移时，其焦点位置也发生相同的横向位移，对第二层超表面透镜组来说，相当于前焦面上离轴的点发出的光波，通过透镜变为有一定出射角的平面波；将透镜组阵列化，增强其通光口径，实现微小位移量下的高速，高分辨，大角度的激光雷达设计。

主权项

1.一种基于超表面透镜组阵列的激光雷达扫描装置，其特征在于，该装置包括两层平行的超表面透镜组阵列，入射面的第一层超表面透镜组阵列实现垂直入射平行光束的理想聚焦或发散，使其焦点或虚焦点在第二层超表面透镜组的前焦面上，出射面的第二层超表面透镜组阵列，将第一层超表面透镜组阵列汇聚后发散的光束，或者直接发散的光束，转变成平行光出射；当第一层超表面透镜组阵列发生横向位移时，其焦点位置也发生相同的横向位移，对应于第二层超表面透镜组阵列来说，相当于前焦面上离轴的点发出的光波，通过透镜后变为有一定出射角的平面波；所述横向位移具体为：将压电陶瓷作用在单层超表面透镜组阵列上，利用信号电压的变化，实现超表面透镜组阵列的横向移动，从而使聚焦后的光波在第二层超表面透镜组阵列作用下变为有一定出射角的平行光，通过对超表面阵列的二维移动，实现对前方物体的二维大角度扫描；/n所述第一层超表面透镜组阵列由第一透明衬底和第一透明衬底一侧的亚波长微结构组成，所述透明衬底用于透射入射光，以及支撑亚波长微结构，所述亚波长微结构用于对透明衬底透射的光束实现相位调制，由若干纳米介质柱构成；/n所述第二层超表面透镜组阵列由第二透明衬底和第二透明衬底两侧的亚波长微结构组成，所述透明衬底用于透射入射光，以及支撑亚波长微结构，入射面的亚波长微结构用于准直入射光，出射面的亚波长微结构用于不同角度出射光的像差校正，两侧的亚波长微结构均由若干纳米介质柱构成。/n