1.一种动态范围分段控制的激光雷达,其特征在于,包括光源模块、光学收发模块、光纤模场耦合器、1×N型分束器、N个探测器以及数据采集和处理模块;N为大于1的整数;其中:所述光源模块用于输出脉冲激光信号;
光学收发模块用于将光源模块输出的脉冲激光信号发射到目标物,并接收目标物返回的回波信号;
所述光纤模场耦合器的输入端与所述光学收发模块的输出端通过多模光纤连接,所述光纤模场耦合器的输出端与1×N型分束器的输入端通过单模光纤连接;所述光纤模场耦合器用于实现多模光信号到单模光信号的耦合;所述光纤模场耦合器的输入端为多模光纤端,所述光纤模场耦合器的输出端为单模光纤端;
所述1×N型分束器包括1个输入端和N个输出端;所述1×N型分束器的N个输出端与N个探测器一一对应连接;所述1×N型分束器用于将输入的单模光信号分为N路输出到N个探测器;
所述数据采集和处理模块用于采集N个所述探测器输出的电信号,并对采集的信号进行处理;
所述激光雷达还包括探测器电压控制模块,所述探测器电压控制模块用于控制在预设的近场探测区间内,N个所述探测器的反向电压为第一阈值电压;以及,控制在预设的远场探测区间内,N个所述探测器的反向电压为第二阈值电压;
Vth2>Vth1;
其中,V为N个探测器的反向电压,R为探测距离,R1为预设的近场探测区间,R2为预设的远场探测区间,Vth1为第一阈值电压,Vth2为第二阈值电压。
2.根据权利要求1所述的动态范围分段控制的激光雷达,其特征在于,所述探测器为单光子探测器。
3.根据权利要求1所述的动态范围分段控制的激光雷达,其特征在于,当所述光学收发模块为收发同轴结构时,所述预设的近场探测区间R1和预设的远场探测区间R2满足如下条件:R1∈[0,Ra];
R2∈(Ra,Rmax];
其中,Ra为近场探测区间的最大探测距离;Rmax为激光雷达的最大探测距离;RP1为当回波信号功率等于P1时对应的探测距离;RP2为当回波信号功率等于P2时对应的探测距离;Pmax为回波信号峰值功率; 为回波信号峄值功率对应的探测距离。
4.根据权利要求1所述的动态范围分段控制的激光雷达,其特征在于,当光学收发模块为收发分置结构时,所述预设的近场探测区间R1和预设的远场探测区间R2满足如下条件:R1∈[R0,Ra];
R2∈(Ra,Rmax];
其中,R0为预设的第一探测距离;
Ra为近场探测区间的最大探测距离;Rmax为激光雷达的最大探测距离;RP1为当回波信号功率等于P1时对应的探测距离;RP2为当回波信号功率等于P2时对应的探测距离;Pmax为回波信号峰值功率; 为回波信号峰值功率对应的探测距离。
5.根据权利要求1所述的动态范围分段控制的激光雷达,其特征在于,所述光学收发模块为收发同轴结构,所述光学收发模块包括光纤环形器和接收望远镜;所述光纤环形器的输入端与激光放大器的输出端连接,所述光纤环形器的收发端与接收望远镜连接,所述光纤环形器的输出端通过多模光纤与光纤模场耦合器的输入端连接;所述接收望远镜用于将输入的信号发射到目标物,并接收目标物返回的回波信号。
6.根据权利要求1所述的动态范围分段控制的激光雷达,其特征在于,所述光学收发模块为收发分置结构,所述光学收发模块包括发射望远镜和接收望远镜;所述发射望远镜的输入端与激光放大器的输出端连接,所述发射望远镜用于将输入的信号发射到目标物中;
所述接收望远镜的输出端通过多模光纤与光纤模场耦合器的输入端连接,所述接收望远镜用于接收目标物返回的回波信号。
7.根据权利要求1所述的动态范围分段控制的激光雷达,其特征在于,所述光纤模场耦合器为保偏型模场适配器或非保偏型模场适配器。
8.根据权利要求1所述的动态范围分段控制的激光雷达,其特征在于,所述光纤模场耦合器的大模场光纤端的光纤芯径为62.5um,数值孔径NA为0.275;所述光纤模场耦合器的小模场光纤端的模场直径为10.1um,数值孔径NA为0.125。
9.根据权利要求1所述的动态范围分段控制的激光雷达,其特征在于,所述光源模块包括连续光激光器和激光脉冲发生器;所述连续光激光器的输出端与激光脉冲发生器的输入端通过光纤连接,所述激光脉冲发生器的输出端与激光放大器的输入端通过连接,所述激光放大器的输出端与光学收发模块的输入端通过光纤连接。