一种鉴频器、驱动模块、探测设备以及鉴频方法与流程

本技术涉及测距领域，尤其涉及一种鉴频器、驱动模块、探测设备以及鉴频方法。

背景技术：

1、调频连续波(frequency modulation continuous wave，fmcw)激光雷达包括驱动模块，该驱动模块用于补偿激光雷达所包括的激光器的非线性。驱动模块包括鉴频器、光电转换器以及处理器，该鉴频器用于根据来自激光器的光信号生成参考差频信号，光电转换器用于将参考差频信号光电转换为差频电信号，处理器根据差频电信号生成用于驱动激光器发光的驱动电信号，以补偿激光器的非线性。鉴频器可通过不等臂马赫-曾德尔干涉仪(asymmetric mach-zehnder interferometer，amzi)实现。该amzi的短臂上采用声光移频器(acoustic optic frequency shifter，aofs)来对短臂所传输的光信号产生频率移动，从而提升光电探测器输出的中频信号的频率。

2、但是，aofs产生的频率移动一般在80兆赫(mega hertz,mhz)左右，可见，aofs所产生的频率移动的数值过高，导致对驱动模块的带宽需求过高，从而使得驱动模块会产生过多的高频噪声。aofs会产生高次谐波影响线性度。此外，aofs的成本过高，集成度低，调制插损大。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种鉴频器、驱动模块、探测设备以及鉴频方法，能够提高激光器发出的扫频光信号的线性度，而且能够降低插损。

2、本技术第一方面提供了一种鉴频器，所述鉴频器包括耦合器、输出端口以及旋转电机，所述鉴频器用于与激光器连接；所述耦合器用于接收来自所述激光器的驱动光信号，并用于将所述驱动光信号耦合为第一光信号和第二光信号；所述耦合器用于向所述旋转电机传输所述第一光信号，并用于向所述输出端口传输所述第二光信号；处于旋转状态的所述旋转电机用于，对所述第一光信号产生多普勒效应以改变所述第一光信号的频率，并获得第三光信号，所述第三光信号从所述旋转电机出射并反射至所述输出端口，由所述输出端口输出的第二光信号以及所述第三光信号共同用于获得驱动电信号，所述驱动电信号用于驱动所述激光器发光。

3、基于第一方面，能够根据来自激光器的驱动光信号生成驱动电信号，该驱动电信号能够驱动激光器发光，而且该驱动电信号能够提升激光器发出的扫频光信号的线性度，有效的降低鉴频器的插损，而且提高鉴频器的集成度，提高鉴频器输出的信号频率。而且提升鉴频器输出的信号频率的过程中，无需提高鉴频器所支持的带宽，降低了鉴频器的高频噪声。而且旋转电机基于多普勒效应改变光信号的频率，能够降低光波导长度的需求，提高鉴频器的集成度。

4、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述耦合器用于向所述输出端口传输所述第二光信号的过程中，所述耦合器用于向所述旋转电机传输所述第二光信号；处于旋转状态的所述旋转电机用于，对所述第二光信号产生多普勒效应以改变所述第二光信号的频率，并获得第四光信号，所述第四光信号从所述旋转电机出射并反射至所述输出端口，其中，所述第三光信号和所述第四光信号共同用于获得所述驱动电信号。

5、鉴频器通过改变第二光信号的光功率的方式，能够提升第三光信号的频率和第四光信号的频率之间的差值，有效的提升了鉴频器输出的信号的频率，提升激光器输出的光信号的线性度。

6、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述第一光信号的第一方向分量与所述第二光信号的第二方向分量相反，其中，所述第一方向分量为所述第一光信号的传输方向，被所述旋转电机的带动下，沿水平方向的分量，所述第二方向分量为所述第二光信号的传输方向，被所述旋转电机的带动下，沿水平方向的分量。

7、旋转电机能够在第一光信号和第二光信号中，提升一个光信号的频率，并降低另一路光信号的频率，有效的提升了鉴频器输出的信号的频率，提升激光器输出的光信号的线性度。

8、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述鉴频器包括第一光波导和第二光波导，所述第一光波导与所述鉴频器连接，所述第二光波导具有所述输出端口；所述耦合器用于向所述旋转电机传输所述第一光信号的过程中，所述耦合器用于向所述第一光波导传输所述第一光信号，所述第一光波导用于向所述旋转电机传输所述第一光信号，所述第三光信号从所述旋转电机出射并反射至所述第二光波导，沿所述第二光波导传输的所述第三光信号传输至所述输出端口。

9、基于光波导传输鉴频器的各路光信号，提高了鉴频器的集成度。

10、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述鉴频器还包括与所述第二光波导连接的反射模块，所述反射模块与所述第二光波导连接；所述第二光波导将来自所述耦合器的所述第二光信号传输至所述反射模块；所述反射模块用于反射所述第二光信号的传输方向以获得第四光信号，沿所述第二光波导传输的所述第四光信号传输至所述输出端口。

11、基于反射模块，能够保证旋转电机出射的第三光信号能够成功传输至第二光波导。

12、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述鉴频器包括第一光波导、第二光波导以及第三光波导，所述第一光波导与所述鉴频器连接，所述第二光波导具有所述输出端口，所述第三光波导连接于所述第一光波导和所述第二光波导之间；所述耦合器用于向所述输出端口传输所述第二光信号的过程中，所述耦合器用于向所述第三光波导传输所述第二光信号，所述第二光波导用于接收来自所述第三光波导的所述第二光信号，沿所述第二光波导传输的所述第二光信号传输至所述输出端口。

13、基于光波导传输鉴频器的各路光信号，提高了鉴频器的集成度。

14、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述鉴频器包括第一光波导、第二光波导、第三光波导以及第四光波导，所述耦合器分别与所述第一光波导以及第二光波导连接，所述输出端口分别与所述第三光波导以及第四光波导连接，所述鉴频器还包括位于所述旋转电机和所述第三光波导之间的第一反射模块以及位于所述旋转电机和所述第四光波导的第二反射模块；所述第一反射模块用于接收从所述旋转电机出射的所述第三光信号；所述第二反射模块用于接收从所述旋转电机出射的所述第四光信号；所述第一反射模块用于将所述第三光信号反射至所述第三光波导，所述第三光信号经由所述第三光波导传输至所述输出端口；所述第二反射模块用于将所述第四光信号反射至所述第四光波导，所述第四光信号经由所述第四光波导传输至所述输出端口。

15、基于反射模块，能够保证旋转电机出射的第三光信号能够成功传输至第三光波导，并成功保证旋转电机出射的第四光信号成功传输至第四光波导。

16、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述耦合器为偏振分光棱镜pbs，所述耦合器和所述旋转电机之间包括至少一个波片，所述耦合器用于向所述旋转电机传输所述第一光信号的过程中，所述耦合器经由所述至少一个波片向所述旋转电机传输所述第一光信号；所述第三光信号从所述旋转电机出射并反射至所述输出端口的过程中，所述耦合器以及所述至少一个波片用于将从所述旋转电机出射的所述第三光信号反射至所述输出端口。

17、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述鉴频器包括混频器，所述混频器与所述输出端口连接，所述混频器用于混频来自所述输出端口的所述第二光信号和所述第三光信号以获得混频后光信号，所述混频后光信号用于生成所述驱动电信号。

18、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述耦合器用于接收来自所述激光器的驱动光信号，并用于将所述驱动光信号耦合为第一光信号和第二光信号的过程中，所述耦合器用于调制所述驱动光信号以获得调制后驱动光信号，并用于将所述调制后驱动光信号耦合为所述第一光信号和所述第二光信号。

19、本技术第二方面提供了一种驱动模块，所述驱动模块包括鉴频器以及光电探测器，所述鉴频器分别与激光器以及所述光电探测器连接，所述鉴频器如上述第一方面任一项所示；所述光电探测器用于经由所述输出端口接收所述第二光信号以及所述第三光信号；所述光电探测器用于对所述第二光信号以及所述第三光信号进行光电转换以获得转换后电信号，所述转换后电信号用于获得所述驱动电信号。

20、基于第二方面，一种可选的实现方式中，所述驱动模块还包括与所述光电探测器连接的处理器，所述处理器用于根据所述转换后电信号生成中频信号，所述中频信号用于生成所述驱动电信号。

21、基于第二方面，一种可选的实现方式中，所述驱动模块还包括连接于所述光电探测器和所述鉴频器之间的混频器，所述混频器用于混频所述第二光信号以及所述第三光信号以获得混频后光信号；所述光电探测器用于对所述第二光信号以及所述第三光信号进行光电转换以获得中频信号的过程中，所述光电探测器用于对所述混频后光信号进行光电转换以获得所述中频信号。

22、本技术第三方面提供了一种鉴频方法，所述方法应用于鉴频器，所述鉴频器包括耦合器、输出端口以及旋转电机，所述鉴频器用于与激光器连接，所述方法包括：通过所述耦合器接收来自所述激光器的驱动光信号，并将所述驱动光信号耦合为第一光信号和第二光信号；通过所述耦合器向所述旋转电机传输所述第一光信号，并向所述输出端口传输所述第二光信号；通过处于旋转状态的所述旋转电机，对所述第一光信号产生多普勒效应以改变所述第一光信号的频率，并获得第三光信号，所述第三光信号从所述旋转电机出射并反射至所述输出端口，由所述输出端口输出的第二光信号以及所述第三光信号共同用于获得驱动电信号，所述驱动电信号用于驱动所述激光器发光。

23、基于第三方面，一种可选的实现方式中，所述通过所述耦合器向所述输出端口传输所述第二光信号包括：通过所述耦合器向所述旋转电机传输所述第二光信号；所述通过所述耦合器向所述输出端口传输所述第二光信号之前，所述方法还包括：通过处于旋转状态的所述旋转电机，对所述第二光信号产生多普勒效应以改变所述第二光信号的频率，并获得第四光信号，所述第四光信号从所述旋转电机出射并反射至所述输出端口，其中，所述第三光信号和所述第四光信号共同用于获得所述驱动电信号。

24、基于第三方面，一种可选的实现方式中，所述第一光信号的第一方向分量与所述第二光信号的第二方向分量相反，其中，所述第一方向分量为所述第一光信号的传输方向，被所述旋转电机的带动下，沿水平方向的分量，所述第二方向分量为所述第二光信号的传输方向，被所述旋转电机的带动下，沿水平方向的分量。

25、基于第三方面，一种可选的实现方式中，所述鉴频器包括第一光波导和第二光波导，所述第一光波导与所述鉴频器连接，所述第二光波导具有所述输出端口；所述通过所述耦合器向所述输出端口传输所述第二光信号包括：通过所述耦合器向所述第一光波导传输所述第一光信号，所述第一光波导用于向所述旋转电机传输所述第一光信号，所述第三光信号从所述旋转电机出射并反射至所述第二光波导，沿所述第二光波导传输的所述第三光信号传输至所述输出端口。

26、基于第三方面，一种可选的实现方式中，所述鉴频器还包括与所述第二光波导连接的反射模块，所述反射模块与所述第二光波导连接；所述通过所述耦合器向所述输出端口传输所述第二光信号包括：通过所述第二光波导将来自所述耦合器的所述第二光信号传输至所述反射模块；通过所述反射模块反射所述第二光信号的传输方向以获得第四光信号，沿所述第二光波导传输的所述第四光信号传输至所述输出端口。

27、基于第三方面，一种可选的实现方式中，所述鉴频器包括第一光波导、第二光波导以及第三光波导，所述第一光波导与所述鉴频器连接，所述第二光波导具有所述输出端口，所述第三光波导连接于所述第一光波导和所述第二光波导之间；所述通过所述耦合器向所述输出端口传输所述第二光信号包括：通过所述耦合器向所述第三光波导传输所述第二光信号，所述第二光波导用于接收来自所述第三光波导的所述第二光信号，沿所述第二光波导传输的所述第二光信号传输至所述输出端口。

28、基于第三方面，一种可选的实现方式中，所述鉴频器包括第一光波导、第二光波导、第三光波导以及第四光波导，所述耦合器分别与所述第一光波导以及第二光波导连接，所述输出端口分别与所述第三光波导以及第四光波导连接，所述鉴频器还包括位于所述旋转电机和所述第三光波导之间的第一反射模块以及位于所述旋转电机和所述第四光波导的第二反射模块；所述通过处于旋转状态的所述旋转电机，对所述第一光信号产生多普勒效应以改变所述第一光信号的频率，并获得第三光信号之后，所述方法还包括：通过所述第一反射模块接收从所述旋转电机出射的所述第三光信号；所述通过处于旋转状态的所述旋转电机，对所述第二光信号产生多普勒效应以改变所述第二光信号的频率，并获得第四光信号之后，所述方法还包括：通过所述第二反射模块接收从所述旋转电机出射的所述第四光信号；通过所述第一反射模块将所述第三光信号反射至所述第三光波导，所述第三光信号经由所述第三光波导传输至所述输出端口；通过所述第二反射模块将所述第四光信号反射至所述第四光波导，所述第四光信号经由所述第四光波导传输至所述输出端口。

29、基于第三方面，一种可选的实现方式中，所述耦合器为偏振分光棱镜pbs，所述耦合器和所述旋转电机之间包括至少一个波片，所述通过所述耦合器向所述旋转电机传输所述第一光信号包括：通过所述至少一个波片，将来自所述耦合器的所述第一光信号向所述旋转电机传输，所述第三光信号经由所述至少一个波片反射至所述输出端口。

30、本技术第四方面提供了一种探测设备，所述探测设备包括光源模块、接收模块以及上述第二方面任一项所述的驱动模块，所述光源模块包括激光器以及功分器；所述激光器用于向所述功分器传输扫频光信号；所述功分器用于将所述扫频光信号分光为发射信号、本振信号以及驱动光信号，所述功分器用于向所述驱动模块传输所述驱动光信号，并用于向所述接收模块传输所述本振信号，以及向空间出射所述发射信号，以使被测对象根据所述反射信号向所述接收模块反射探测信号；所述接收模块用于根据所述探测信号以及所述本振信号探测所述被测对象。