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

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1 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
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

2 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

3 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

4 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。

5 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

6 激光器工作模式 脉冲激光器 连续激光器 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

7 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

8 相干多普勒雷达-CDL 速度V=波长 x 频移fD/2 激光器光谱线宽通常小于10MHz长相干长度

9 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

10 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

11 LIDAR系统激光器的参数定义 单脉冲能量 脉冲重复频率
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（γ）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

12 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<150kHz; c是光速 脉冲宽度 （τ） 可探测距离的精度（Δz) 例如：10ns脉冲宽度相当于1.6m的识别精度 光束发散角（γ） 输出光斑直径大小 （Sx） 例如：1mrad的发散角，在1公里处，光束直径：1m 单脉冲能量（E) 系统的信噪比SNR 单脉冲能量越高，SNR越高 光谱线宽（Δv) 速度（V） 线宽决定了测速的精度

13 LIDAR用激光光源的基本信息 工作波长 单脉冲能量 脉冲宽度 脉冲重复频率 决定了速率、距离 几kHz用于遥感测距
近红外1064nm；人眼安全1550nm （>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<1ns到几个us量级，决定了分辨精度 1ns用于成像、制图 几个ns用于遥感测距 脉冲重复频率 决定了速率、距离 几kHz用于遥感测距 几百kHz到MHz用于成像、制图

14 LIDAR的应用（1）-民用领域 地球科学-->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

15 LIDAR的应用（1）-民用领域 相干多普勒测风雷达用于风电

16 LIDAR的应用（1）-民用领域 测距雷达—机载LIDAR主动3D测绘制图

17 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

18 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。

19 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TEM00 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

20 CoLID短脉冲激光雷达光源 脉冲峰值功率<4.2kW ，无非线性效应例如SRS，FWM等。

21 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

22 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

23 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!!!

24 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M2<1.5 No SBS 机载激光雷达测绘制图

25 相干多普勒测风雷达-CDL

26 相干多普勒测风雷达-CDL 单频激光器（Fiber Laser, 半导体激光器） AOM声光调制器 长脉冲光纤放大器 高功率光环行器
光学天线-望远镜 低噪声Pre-amplifier EDFA 光电探测器 信号处理

27 CoSF-1单频光纤激光器 稳定的单频、单偏振输出 无跳模、无突发噪声 超低相对强度噪声 超低相位噪声 超窄线宽可达1kHz以下 全光纤结构
保偏光纤输出 封装精美坚固、尺寸小巧，易于集成 工作温度范围宽（每台都经过-20度~ +60度环境测试），稳定可靠 波长稳定性高（稳定的TEC控制）

28 CoSF-1单频光纤激光器 1550nm CoSF-1输出功率5mW 高速光电探测器，1GHz示波器
高OSNR，SMSR:59.31dB；1550nm单频光纤激光器光谱图， 分辨率精度0.05nm 时域测试显示极低的RIN噪声

29 CoSF-1单频光纤激光器 120us延时自外差线宽测试，70MHz频移，-20dB拍频谱宽度11.4kHz，CoSF-1单频光纤激光器的线宽为570Hz。

30 CoSF-1单频光纤激光器 拍频测试结果的时域和频域结果显示了较高的频率稳定性

31 CoSF-1单频光纤激光器功率稳定性 >75min,功率稳定性0.9%,PV值 (Pmax-Pmin)/Pave

32 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…

33 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PER>17dB kHz线宽信号放大，展宽小 无SBS M2<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）

34 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

35 ASE抑制-门控脉冲泵浦 SIOM 时间门控；同步信号控制 ASE抑制，百ns量级上升和下降时间

36 CoLAR-1550-LP长脉冲单频保偏光纤放大器

37 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!

38 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

39 高功率连续单频保偏光纤放大器 1545-1565nm：15W 1060-1085nm: 可达50W 单频窄线宽信号放大：1kHz
高光信噪比：OSNR>40dB 无SBS效应 低相对强度噪声RIN 高偏振消光比PER>15dB 19英寸标准机箱2U-3U高度 OEM模块可以提供 CW连续工作

40 低噪声（Low Noise)光纤放大器 无以伦比的性能表现！ C-band单通道EDFA 超低噪声，Noise Figure<4dB
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！

41 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

42 Connet 是您在LIDAR领域的最佳合作伙伴！
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！

43 Thank you !!!