本文關(guān)鍵詞：基于達(dá)曼光柵的激光雷達(dá)線陣照明研究

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【摘要】：線陣掃描成像激光雷達(dá)是自主駕駛車輛的核心傳感器,在保證探測(cè)性能的前提下,實(shí)現(xiàn)小型化、低功耗和低成本是車載激光雷達(dá)研究的重要發(fā)展方向。為此,本文將達(dá)曼光柵分束原理引入線陣激光雷達(dá)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),旨在提高激光雷達(dá)發(fā)射照明系統(tǒng)的照明效率和分束均勻性,為車載激光雷達(dá)的小型化和低功耗設(shè)計(jì)探索新途徑。論文在深入資料調(diào)研的基礎(chǔ)上,完成對(duì)基于達(dá)曼光柵激光雷達(dá)線陣照明系統(tǒng)的整體構(gòu)造,并討論了組成部件的參數(shù)要求。在理論上,對(duì)達(dá)曼光柵的分束原理及分束特性進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和分析討論,給出了達(dá)曼光柵陣列照明子光束光強(qiáng)分布及其與入射光強(qiáng)分布之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,采用混合優(yōu)化算法設(shè)計(jì)出了1.06μm波段分束比為13的一維達(dá)曼光柵,通過(guò)衍射理論計(jì)算評(píng)估分束性能,衍射效率達(dá)到80%以上,不均勻性低于15%。在實(shí)驗(yàn)上,委托中科院成都光電所制作了1.061μm波段分束比為13的一維達(dá)曼光柵,并自行搭建了基于一維達(dá)曼光柵的激光雷達(dá)陣列照明實(shí)驗(yàn)裝置,在532nm、905nm和1.06μm三個(gè)波長(zhǎng)下進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明：將達(dá)曼光柵與開普勒倒置望遠(yuǎn)鏡結(jié)合是線陣激光雷達(dá)陣列照明設(shè)計(jì)的有效方案,在1.061μm波長(zhǎng)處,整體衍射效率接近70%、照明光束間不均勻性低于20%。此外,當(dāng)波長(zhǎng)偏離到905nm時(shí),整體衍射效率仍可高于65%,除0級(jí)外照明光束間不均勻性低于20%。論文研究工作對(duì)于車載線陣掃描成像激光雷達(dá)陣列發(fā)射系統(tǒng)的小型化、低功耗設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：達(dá)曼光柵 衍射 激光雷達(dá) 線陣照明
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN958.98
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-14
• 1.1 研究背景及意義7-8
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-12
• 1.2.1 激光陣列照明技術(shù)的進(jìn)展8-10
• 1.2.2 達(dá)曼光柵的發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容12-14
• 2 基于達(dá)曼光柵的激光雷達(dá)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)造14-23
• 2.1 基于達(dá)曼光柵的激光雷達(dá)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)14
• 2.2 激光器的選擇14-17
• 2.3 擴(kuò)束系統(tǒng)17-22
• 2.4 達(dá)曼光柵的性能指標(biāo)22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 3 達(dá)曼光柵分束原理及分束特性研究23-31
• 3.1 達(dá)曼光柵的分束原理23-26
• 3.2 達(dá)曼光柵的分束特性分析26-30
• 3.2.1 達(dá)曼光柵的輸出光束分布26-27
• 3.2.2 達(dá)曼光柵輸出光束的均勻性27-28
• 3.2.3 入射激光模式對(duì)輸出光束的影響28-30
• 3.3 本章小結(jié)30-31
• 4 線陣激光雷達(dá)用一維達(dá)曼光柵的設(shè)計(jì)與制作31-47
• 4.1 一維達(dá)曼光柵的設(shè)計(jì)原理31-33
• 4.2 分束比為13的達(dá)曼光柵的設(shè)計(jì)算法33-36
• 4.3 基于分束比為13的達(dá)曼光柵的理論效果評(píng)估36-42
• 4.3.1 不同距離目標(biāo)上的光斑分布37-39
• 4.3.2 不同模式激光產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)光斑分布39-40
• 4.3.3 縱向深度偏差的影響40-42
• 4.4 達(dá)曼光柵的制作及成品參數(shù)分析42-46
• 4.4.1 二元光學(xué)元件的制作工藝42-43
• 4.4.2 達(dá)曼光柵的制作43
• 4.4.3 達(dá)曼光柵的成品參數(shù)分析43-46
• 4.5 本章小結(jié)46-47
• 5 基于達(dá)曼光柵的激光雷達(dá)線陣照明實(shí)驗(yàn)研究47-54
• 5.1 實(shí)驗(yàn)器材的選取及搭建47-48
• 5.2 實(shí)驗(yàn)圖樣采集及分析48-53
• 5.3 本章小結(jié)53-54
• 6 總結(jié)與展望54-55
• 6.1 總結(jié)54
• 6.2 展望54-55
• 致謝55-56
• 參考文獻(xiàn)56-58

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本文編號(hào)：882554