一种激光模组和激光探测装置的制作方法

本申请涉及激光，具体涉及一种激光模组和激光探测装置。

背景技术：

1、激光探测装置(英文：laser radar)，是以发射的激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。激光器向目标物体或者目标位置处发射探测信号(激光束)并接收反射回来的信号，将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作相应的数据处理和信息提取后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而应用于车辆的自动驾驶，或者应用于空中作业实现对飞机、导弹等远场目标进行探测、跟踪和识别。

2、在一些距离更远的探测需求下，例如空中无人机的地面探测、大气探测等，为了具有较大的探测范围和较佳的探测能力，需要多个高功率的多模激光器纳米堆叠组合设置，导致器件成本增加，而且，现有的探测方案中，远场的光功率较差，系统稳定性较差，光束功率分散导致远场光束的成型效率低。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种激光模组和激光探测装置，能够对纳米堆叠的多模激光器出射的光束准直和均化，以使远场光束功率较高，远场光束成型效率高、范围大。

2、本申请实施例的一方面，提供了一种激光模组，包括激光源，以及在激光源的出光侧依次设置的准直器和匀化器，匀化器包括沿第一方向周期性设置的m组调制单元，第一方向与激光模组的主光轴方向垂直，激光源出射的激光束经准直器准直后通过匀化器，激光束分别通过调制单元的多通道周期性调制后匀化出射以在远场成像，其中，m≥2。

3、在本申请的一种可实现的实施方式中，调制单元包括依次设置的阵列微透镜单元、第一周期微透镜单元和第一柱透镜单元，阵列微透镜单元沿第一方向的排布数量与第一周期微透镜单元沿第一方向的周期对应，由阵列微透镜单元和第一周期微透镜单元周期性调制的激光束经第一柱透镜单元后交叠匀化远场出射。

4、在本申请的一种可实现的实施方式中，第一周期性微透镜单元为菲涅尔透镜，菲涅尔透镜的齿纹周期性排布。

5、在本申请的一种可实现的实施方式中，齿纹以菲涅尔透镜的中心轴对称，由菲涅尔透镜的中心向边缘方向，相邻的两个齿纹的夹角相同。

6、在本申请的一种可实现的实施方式中，阵列微透镜单元包括沿第一方向排布的n个微镜，菲涅尔透镜包括同心的n/2个环齿，阵列微透镜单元的微镜节距与菲涅尔透镜的环齿距相等，n≥1且为正整数。

7、在本申请的一种可实现的实施方式中，激光束的汇聚束腰位于阵列微透镜单元的后焦平面。

8、在本申请的一种可实现的实施方式中，调制单元包括依次设置的第二柱透镜单元、第二周期微透镜单元和第三柱透镜单元，透过第二柱透镜单元的激光束由第二周期微透镜单元周期性调制后经第三柱透镜单元交叠匀化远场出射。

9、在本申请的一种可实现的实施方式中，第二柱透镜单元为弯月镜，第二周期微透镜单元形成于弯月镜的出光面，第三柱透镜单元为双面柱透镜。

10、在本申请的一种可实现的实施方式中，弯月镜与双面柱透镜之间具有预设间隔，双面柱透镜的入光面弧度与弯月镜的出光面弧度相配合。

11、在本申请的一种可实现的实施方式中，纳米叠层光源为沿第一方向纳米堆叠的多通道短脉冲激光器。

12、在本申请的一种可实现的实施方式中，准直器包括在激光源的出光侧依次设置的快轴准直镜组和慢轴准直镜组；经准直器准直后出射的激光束的角发散小于调制单元的角发散。

13、本申请实施例的另一方面，提供了一种激光探测装置，包括前述任意一项的激光模组。

14、本申请实施例提供的激光模组，包括激光源，以及在激光源的出光侧依次设置的准直器和匀化器，激光源能够出射沿激光器纳米堆叠的方向的高能的条形激光束，匀化器包括沿第一方向周期性设置的m组调制单元，第一方向与激光模组的主光轴方向垂直，激光源出射的激光束经准直器准直后通过匀化器，准直后的激光束沿条形排列的方向划分为多个部分，多个部分的激光束与m个调制单元对应，每个部分的激光束通过对应的调制单元实现周期性的调制，调制后的每个部分的激光束多通道出射并交叉合束，形成为匀化的合束激光束出射以在远场成像，其中，m≥2，本申请实施例的激光模组能够通过对准直处理后的激光束多通道进行周期性的调制，使得出射的远场光束成型效率高、光斑范围大，当激光源采用纳米叠层设置的高功率激光源，使得采用本申请实施例的激光模组的激光探测装置，还能够应用于大气探测、海水区域探测以及无人机等远距离、大范围的领域，且具有较佳的探测效果。

技术特征：

1.一种激光模组，其特征在于，包括激光源，以及在所述激光源的出光侧依次设置的准直器和匀化器，所述匀化器包括沿第一方向周期性设置的m组调制单元，所述第一方向与所述激光模组的主光轴方向垂直，所述激光源出射的激光束经所述准直器准直后通过所述匀化器，所述激光束分别通过所述调制单元的多通道周期性调制后匀化出射以在远场成像，其中，m≥2。

2.根据权利要求1所述的激光模组，其特征在于，所述调制单元包括依次设置的阵列微透镜单元、第一周期微透镜单元和第一柱透镜单元，所述阵列微透镜单元沿所述第一方向的排布数量与所述第一周期微透镜单元沿所述第一方向的周期对应，由所述阵列微透镜单元和所述第一周期微透镜单元周期性调制的激光束经所述第一柱透镜单元后交叠匀化远场出射。

3.根据权利要求2所述的激光模组，其特征在于，所述第一周期性微透镜单元为菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜的齿纹周期性排布。

4.根据权利要求3所述的激光模组，其特征在于，所述齿纹以所述菲涅尔透镜的中心轴对称，由所述菲涅尔透镜的中心向边缘方向，相邻的两个所述齿纹的夹角相同。

5.根据权利要求4所述的激光模组，其特征在于，所述阵列微透镜单元包括沿第一方向排布的n个微镜，所述菲涅尔透镜包括同心的n/2个环齿，所述阵列微透镜单元的微镜节距与所述菲涅尔透镜的环齿距相等，n≥1且为正整数。

6.根据权利要求2所述的激光模组，其特征在于，所述激光束的汇聚束腰位于所述阵列微透镜单元的后焦平面。

7.根据权利要求1所述的激光模组，其特征在于，所述调制单元包括依次设置的第二柱透镜单元、第二周期微透镜单元和第三柱透镜单元，透过所述第二柱透镜单元的激光束由所述第二周期微透镜单元周期性调制后经所述第三柱透镜单元交叠匀化远场出射。

8.根据权利要求7所述的激光模组，其特征在于，所述第二柱透镜单元为弯月镜，所述第二周期微透镜单元形成于所述弯月镜的出光面，所述第三柱透镜单元为双面柱透镜。

9.根据权利要求8所述的激光模组，其特征在于，所述弯月镜与所述双面柱透镜之间具有预设间隔，所述双面柱透镜的入光面弧度与所述弯月镜的出光面弧度相配合。

10.一种激光探测装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的激光模组。

技术总结
本申请提供一种激光模组和激光探测装置，涉及激光技术领域，能够对激光器出射的光束准直和均化，以使远场光束功率较高，远场光束成型效率高、范围大。激光模组，包括激光源，以及在激光源的出光侧依次设置的准直器和匀化器，匀化器包括沿第一方向周期性设置的M组调制单元，第一方向与激光模组的主光轴方向垂直，激光源出射的激光束经准直器准直后通过匀化器，激光束分别通过调制单元的多通道周期性调制后匀化出射以在远场成像，M≥2。

技术研发人员：阿列克谢·米哈伊罗夫,石钟恩,刘兴胜
受保护的技术使用者：西安炬光科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23