激光雷达光源课件

上传人:陈** 文档编号:252908977 上传时间:2024-11-22 格式:PPT 页数:43 大小:3.80MB
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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,激光雷达用光源和光纤放大器,上海瀚宇光纤通信技术有限公司,上海科乃特激光科技有限公司,目录,激光雷达的概念和应用,Connet,脉冲激光光源,Connet,单频光纤激光器,Connet,光纤放大器,激光雷达,LIDAR,激光雷达的基本概念,激光工作模式,测距雷达(,Time of Flight,:,TOF),和相干多普勒雷达(,Coherent Doppler LIDAR,:,CDL,),激光雷达对光源的要求,光源的参数和,LIDAR,参数的对应关系,LIDAR,的基本概念,激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。从工作原理上讲,与微波雷达没有根本的区别:向目标发射探测信号,(,激光束,),然后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,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数信息。,LIDAR,(,Light Detection and Ranging),或者叫,LADAR,(,Laser Detection and Ranging),激光探测和测距系统的简称。,LIDAR,的基本概念,Time of Flight(TOF),光的飞行时间,测距雷达,多普勒频移,测速,去极化(,Depolarization),宏观成分,差分吸收,化学成分,激光器工作模式,脉冲激光器,大部分,LIDAR,系统采用脉冲工作,尤其是测距的激光雷达。,雷达的发射机发出激光脉冲,通过光学系统望远镜照射目标,类似的光学系统“接收”测试目标的散射光,通过光电探测器转换成电信号处理。,测试目标的距离通过激光发射到接收的时间和光速的关系来确定。,Time of Flight:TOF,连续激光器,激光器发射连续的激光,通过对激光的相位调制,或者依赖多普勒频移效应。,发射端激光(本振光)和“接收”光的相位差和目标移动速度有直接的比例关系,TOF,测距雷达,-,非相干,LIDAR,距离(,Z,),=,光速,(c)x,时间,T/2,通常使用非相干光源,相干多普勒雷达,-CDL,速度,V=,波长,x,频移,f,D,/2,激光器光谱线宽通常小于,10MHz,长相干长度,LIDAR,对激光光源的要求(,1,),非相干测距雷达,激光波长,理论上任何波长都可以使用;需要选择大气吸收低,目标反射度高的波长。人眼安全波长越来越受到重视。,输出功率,越高越好,但是要考虑到其它性能参数。,波长的稳定性和准确度,要求不高,但是稳定的波长有助于通过对噪声的滤波提高系统的信噪比。,激光器的相干长度,无要求,最好非相干,激光器的光谱线宽,无要求,相对强度噪声(,RIN,),不是很重要,抗震性能,通常不是很重要,工作温度范围,很重要,例如机载雷达,可靠性,重要,成本,较低,LIDAR,对激光光源的要求(,2,),相干多普勒雷达,-CDL,激光波长,理论上任何波长都可以使用;需要选择大气吸收低,目标反射度高的波长。人眼安全波长越来越受到重视。,输出功率,越高越好,但是要考虑到其它性能参数。,波长的稳定性和准确度,非常重要,激光器的相干长度,相干长度必须要大于等于工作距离!,激光器的光谱线宽,必须很窄,相对强度噪声(,RIN,),非常重要,决定了系统的灵敏度,,RIN,越低,系统的灵敏度越高!,抗震性能,非常重要,尤其是恶劣工作环境,工作温度范围,很重要,例如机载雷达,可靠性,重要,成本,较高,LIDAR,系统激光器的参数定义,单脉冲能量,一个脉冲所包含的能量,用字母,E,表示,单位焦耳(,J,)。单脉冲能量,(J)=,脉冲平均功率(,W,),/,脉冲重复频率(,sec,-1,),通常为,uJ,到,mJ,量级。,脉冲重复频率,每秒发射的脉冲数量,用,PRF,或者,f,表示,单位为赫兹(,Hz),千赫兹(,kHz).,通常雷达系统的的脉冲重复频率为几十到几百,kHz,。,脉冲宽度,脉冲持续的时间,用字母,t,表示,通常以脉冲的半高全宽(,FWHM,)来衡量;雷达系统中的脉冲宽度为,ns,到,us,量级,例如,1ns,、,10ns,等。,光束发散角,Beam Divergence,发散角,用于描述光束的发散程度,用符号(,)表示,单位为毫弧度(,mrad),。其它描述光束发散情况的参数还有,M2,,,BPP,等,LIDAR,系统参数和激光器参数的关系,激光器参数,雷达系统参数,相互关系,脉冲重复频率(,PRF,),工作距离(,z),重复频率低,-,工作距离长,例如想实现,1000m,的探测距离,重复频率需要,1.4um),可见光,532nm,:用于水下,例如测深仪,中红外,2um,波段,单脉冲能量,从,uJ,量级到,mJ,量级,脉冲宽度,从,地形测绘,激光雷达制图,,断层运动、冰川监控、海岸线变化、森林砍伐等,大气监测,-,风速、污染、温度场分布,海洋学,-,声学、生物质测试测量,航空,-,风切变、晴空湍流、无人机(,UAV,)引导,汽车,-,避碰、测速、机器人车辆引导,结构性监控,-,建筑、桥梁监控、油气管线、道路、隧道监控等,城市安全,-,其它泄露监控、火灾监控,LIDAR,的应用(,1,),-,民用领域,相干多普勒测风雷达用于风电,LIDAR,的应用(,1,),-,民用领域,测距雷达,机载,LIDAR,主动,3D,测绘制图,LIDAR,的应用(,2,),-,军事国防领域,目标遥感,距离和速度,障碍物规避,-,线缆,建筑物,精确测绘制图,主动成像,遥控车辆引导,无人机引导,环境监控,Connet,短脉冲激光光源,电信级高可靠性,DFB,半导体激光器,脉冲电路驱动,,1ns-50ns,短脉冲,窄线宽,高稳定性。,EDFA,预放大器,高增益,低噪声,高功率,EYDFA,双包层光纤放大器,高峰值功率,高能量输出。,输出,FC/APC,连接器或者准直输出。,CoLID,短脉冲激光雷达光源,1550nm,人眼安全波长,平均功率可达,1W,以上,脉冲宽度,1ns-50ns,可选(或可调),脉冲重复频率,1kHz-1MHz(,可选),单脉冲能量可达,50uJ,脉冲峰值功率可达,10kW,单模输出,TEM,00,封装小巧坚固,工作温度范围,-30+65,FC/APC,抗反射型连接器输出,准直器输出可选,CoLID,短脉冲激光雷达光源,脉冲峰值功率,4kW,会出现,SRS,,,FWM,等非线性效应,降低,SNR,CoLID,技术特点和竞争优势,人眼安全波长,1550nm,附近,封装坚固、小巧,适应恶劣环境应用,光纤输出,光束质量优秀,抗反射型,FC/APC,光纤连接器,高可靠性,DFB,型激光器,超低,RIN,高峰值功率、高脉冲能量,重量轻、低成本,CoLID-II,短脉冲激光雷达光源,非制冷,DFB,激光器种子源,超低功耗,超小尺寸封装,SBS,抑制型新型,CoLID,短脉冲光纤激光器,消除,SBS,带来的威胁,更高输出功率,Coming soon!,高峰值功率短脉冲激光雷达光源,1550nm,波段,1ns-50ns,脉冲宽度,1kHz-1MHz,重复频率,脉冲平均功率可达,10W,脉冲峰值功率可达,17kW,(,4W,3ns,80kHz,50uJ),单脉冲能量可达,200uJ,优秀的光束质量,M,2,75min,功率稳定性,0.9%,PV,值,(P,max,-P,min,)/P,ave,CoSF-1,单频光纤激光器,工作波段,1000-1200nm(Yb)1530-1610nm(Er),1900-2100nm(Tm),输出功率,基础模块:,5-10mW(up to 200mW,正在开发中),台式单频激光器:,5-200mW,高功率台式单频激光器:可达,10W,(,1.5um,)、,50W,(,1.0um,),典型工作波长,1018nm,,,1030nm,1053nm,1064nm,1083nm,C-band,1940nm,CoLAR-1550-LP,长脉冲单频保偏光纤放大器,1550nm,人眼安全波长,100ns-4us,长脉冲,峰值功率可达,700W,(,200ns,,,10kHz,),单脉冲能量可达,400uJ,(,2us,,,10kHz,),脉冲平均功率可达,4W,单频、保偏放大器,高偏振消光比,PER17dB,kHz,线宽信号放大,展宽小,无,SBS,M,2,1.5(,典型值,1.3),低功耗:,80W(400ns,200uJ,10kHz),工作温度:,-10 +65,可集成高功率光环形器(可选),CoLAR-1550-LP,长脉冲单频保偏光纤放大器,多级放大结构,全保偏放大,高峰值功率、高脉冲能量输出,ASE,抑制,-,门控脉冲泵浦,时间门控;同步信号控制,ASE,抑制,百,ns,量级上升和下降时间,SIOM,CoLAR-1550-LP,长脉冲单频保偏光纤放大器,CoLAR-1550-LP,长脉冲单频保偏光纤放大器,高,OSNR,ASE,含量极小,无,1.0umASE,无,SBS,Perfect!,CDL,测风雷达的脉冲 宽度和重频,长距离测风:,10km,,,500-800ns,脉宽,重频,15kHz,中距离测风(涡流),2km,,,150-250ns,,重频,75kHz,近距离风场,,0.5km,,,200-400ns,,重频,40dB,无,SBS,效应,低相对强度噪声,RIN,高偏振消光比,PER15dB,19,英寸标准机箱,2U-3U,高度,OEM,模块可以提供,CW,连续工作,低噪声(,Low Noise),光纤放大器,C-band,单通道,EDFA,超低噪声,,Noise Figure4dB,特制低噪声掺铒光纤,超低信号预放大,高增益,OEM,模块小巧,Time Gate,时间门控!(可选),脉冲泵浦(,ns,级驱动)可选,量身定做,无以伦比的性能表现!,产品蓝图,-What we are doing now?,小型化短脉冲,LIDAR,光纤激光器,单频光纤激光器,+AOM,调制脉冲光源,RF,脉冲整形单频保偏脉冲光纤激光光源,高能量、高峰值功率单频保偏长脉冲光放大器,,up to 1mJ,2um,单频光纤激光器,2um,单频保偏光纤放大器,2um,单频保偏脉冲光纤放大器,-High Power,结论,上海瀚宇、科乃特激光为,LIDAR,应用提供丰富的产品和解决方案,单频光纤激光器,短脉冲光纤激光器(,1-50ns,),长脉冲单频保偏光纤激光器(,SLM fiber laser+AOM),高功率连续、脉冲光纤放大器,低噪声,EDFA,还有更多,Connet,是您在,LIDAR,领域的最佳合作伙伴!,Thank you!,
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