激光雷达 ╱

激光雷达，也称光学雷达（Light Detection and Ranging），是激光探测与测距系统的简称，广泛应用于自动驾驶汽车、无人机、自主机器人、卫星、火箭等领域。它通过测定传感器发射器与目标物体之间的传播距离，分析目标物体表面的反射能量大小、反射波谱的幅度、频率和相位等信息，从而呈现出目标物精确的三维结构信息。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。

图1 激光雷达传感器探测示意[1]

声光移频是激光雷达系统中的关键技术之一，可根据信号处理的要求需要移动中心频率与本振光进行拍频得到中频信号，通过信号处理得到多普勒频移量的大小，最终反演出目标物信息。

╱ 光纤耦合型声光移频器工作原理 ╱

声光移频器是频率调制方式的器件，它通过改变驱动频率来达到改变激光光束的频率值，大多应用于激光多普勒测速、光学陀螺仪[2]、光纤直径自动控制仪等。根据声光效应入射光子、衍射光子与声子之间的能量守恒定律，超声波频率被叠加到入射光频上，实现声光移频，即ωi±ωs=ωd，其中 ωd为布拉格衍射频率，ωi为入射光频率，ωs为声光介质中声波频率。我们所说的移频频率，即衍射光的频率相对于入射光的频率移动的频率值，移频频率在数值上等于器件的载波信号频率。如果声波和光波的入射方向相同，则激光频移量为正值，如果入射方向相反，则激光频移量为负值[3]。

图1-1 声光移频原理

光纤耦合型声光移频器是在自由空间型声光移频器两侧用光纤准直器进行光耦合，使其更方便用于光纤系统中。输入光经由输入准直器传输至声光晶体中，由于多普勒频移，在射频驱动器的作用下产生衍射光，衍射光的频移量等于射频信号的频率，从而实现移频。移频后的一级衍射光经由输出准直器传输至输出光纤末端，输出移频光。光纤耦合声光移频器的移频量和移频精度主要由射频功率信号决定，在保证射频功率信号的稳定度的情况下，达到较高移频精度。通过CAN通讯对输出频率进行更改，产生稳定的信号，实现移频。