LiDAR应用中的单泵多级功率放大器的制作方法

本公开总体上涉及激光功率放大，且更特别地，涉及在光检测和测距(lidar)扫描系统中使用的多级激光放大装置。

背景技术：

1、光检测和测距(lidar)系统使用光脉冲来创建外部环境的图像或点云。一些典型的lidar系统包括光源、光发射器、光转向系统和光检测器。光源生成光束，该光束在从lidar系统传输时由光转向系统沿特定方向引导。当所传输的光束被物体散射时，所散射的光中的一部分作为返回光脉冲返回到lidar系统。光检测器检测返回光脉冲。使用检测到返回光脉冲的时间与光束中对应光脉冲被传输的时间之间的差异，lidar系统可以使用光速来确定到物体的距离。光转向系统可以沿着不同的路径引导光束，以允许lidar系统扫描周围环境并产生图像或点云。lidar系统还可以使用除飞行时间和扫描之外的技术来测量周围环境。

技术实现思路

1、本公开中所描述的系统和方法提供了一种具有多个放大级的放大装置。多个放大级共享单个功率泵。由单个功率泵提供的功率的至少一部分从第二或后面的放大级后向传播到第一放大级。结果，与常规的多级光学放大器相比，所公开的光学放大装置具有不太复杂的结构、更少的部件、更高的可靠性和更高的操作效率。所公开的光学放大装置保留或提高了多级放大装置降低放大自发辐射(ase)和噪声的能力。

2、在一个实施例中，提供了一种光检测和测距(lidar)扫描系统中的多级光学放大装置。该装置包括：第一功率放大级，其接收种子激光并输出第一放大激光；第二功率放大级，其接收第一放大激光并输出第二放大激光；以及单个光功率泵，其耦合到第二功率放大级。第二功率放大级被配置成放大第一放大激光以生成第二放大激光。由光功率泵提供的泵功率的第一部分能够递送到第一功率放大级以放大种子激光。

3、在一个实施例中，提供了一种光检测和测距(lidar)扫描系统中的多级激光放大装置。该装置包括：第一功率放大级，其接收种子激光并输出第一放大激光；第二功率放大级，其接收第一放大激光并输出第二放大激光；第三功率放大级，其接收第二放大激光并输出第三放大激光；以及单个光功率泵，其耦合到第三功率放大级。第三功率放大级放大第二放大激光。由光功率泵提供的泵功率的第一部分能够递送到第一功率放大级。

4、提供了一种由多级光学放大装置执行以用于执行光学放大的方法。该方法包括：接收种子激光；由单个光功率泵生成泵激光以提供泵功率；由第一功率放大级使用泵功率的第一部分来放大种子激光以生成第一放大激光；以及由第二功率放大级使用泵功率的第二部分来放大第一放大激光以生成第二放大激光。泵功率的第一部分从第二功率放大级递送到第一功率放大级以放大种子激光。

技术特征：

1.一种光检测和测距(lidar)扫描系统中的多级光学放大装置，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

3.根据权利要求2所述的装置，进一步包括：

4.根据权利要求3所述的装置，进一步包括：

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第一光耦合单元、所述第二光耦合单元和所述第三光耦合单元中的每个包括波分复用器(wdm)和光学隔离器。

6.根据权利要求4和5中任一项所述的装置，其中，所述第三光耦合单元包括光学耦合到光电检测器的光学业务接入点(tap)，所述光学tap促进监测所述多级激光放大装置的输出。

7.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

8.根据权利要求7所述的装置，进一步包括：

9.根据权利要求8所述的装置，进一步包括：

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第二光耦合单元包括：

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述第三光耦合单元包括：

12.根据权利要求9至11中任一项所述的装置，其中，所述第一光耦合单元、所述第二光耦合单元和所述第三光耦合单元中的每个包括光学隔离器。

13.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

14.根据权利要求13所述的装置，进一步包括：

15.根据权利要求14所述的装置，进一步包括：

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述第一光耦合单元、所述第二光耦合单元和所述第三光耦合单元中的每个包括波分复用器(wdm)和光学隔离器。

17.根据权利要求15和16中任一项所述的装置，其中，所述第三光耦合单元包括光学耦合到光电检测器的光学业务接入点(tap)，所述光学tap促进监测所述多级激光放大装置的输出。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的装置，其中，所述第一功率放大级和所述第二功率放大级包括基于光纤的放大介质。

19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述基于光纤的放大介质包括稀土掺杂的介质。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的装置，其中，所述种子激光包括连续波激光或脉冲激光。

21.根据权利要求1至20中任一项所述的装置，其中，第二放大激光包括1030nm、1064nm、1530nm、1550nm或2000nm波长的激光中的至少一者。

22.根据权利要求1至21中任一项所述的装置，其中，与提供所述泵功率的激光相关联的波长包括915nm、940nm、974nm、980nm和1530nm中的至少一者。

23.根据权利要求1至22中任一项所述的装置，进一步包括：

24.根据权利要求1至23中任一项所述的装置，其中，所述第一功率放大级的功率增益小于所述第二功率放大级的功率增益。

25.根据权利要求1至24中任一项所述的装置，其中，泵功率的所述第一部分为由所述光功率泵提供的总泵功率的约10-50％。

26.根据权利要求1至25中任一项所述的装置，其中，所述光功率泵包括单模光纤耦合的激光二极管或多模光纤耦合的激光二极管。

27.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

28.一种光检测和测距(lidar)扫描系统中的多级激光放大装置，所述装置包括：

29.根据权利要求28所述的装置，进一步包括：

30.根据权利要求29所述的装置，进一步包括：

31.根据权利要求30所述的装置，进一步包括：

32.根据权利要求31所述的装置，进一步包括：

33.根据权利要求31和32中任一项所述的装置，其中，所述第二光耦合单元包括：

34.根据权利要求31至33中任一项所述的装置，其中，所述第三光耦合单元包括：

35.根据权利要求31至34中任一项所述的装置，其中，所述第三光耦合单元包括：

36.一种光检测和测距(lidar)扫描系统，包括根据权利要求1至35中任一项所述的多级放大装置。

37.一种由多级光学放大装置执行以用于执行光学放大的方法，所述方法包括：

38.根据权利要求37所述的方法，进一步包括：

39.根据权利要求37和38中任一项所述的方法，进一步包括：

40.根据权利要求37至39中任一项所述的方法，进一步包括：

41.根据权利要求37至40中任一项所述的方法，进一步包括：

42.根据权利要求37至41中任一项所述的方法，进一步包括：

43.根据权利要求42所述的方法，进一步包括：

技术总结
提供了一种光检测和测距(LiDAR)扫描系统中的多级光学放大装置。该系统包括：第一功率放大级，其接收种子激光并输出第一放大激光；第二功率放大级，其接收第一放大激光并输出第二放大激光；以及单个光功率泵，其耦合到第二功率放大级。第二功率放大级被配置成放大第一放大激光以生成第二放大激光。由光功率泵提供的泵功率的第一部分能够递送到第一功率放大级以放大种子激光。

技术研发人员：万鹏
受保护的技术使用者：图达通智能美国有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15