基于达曼光栅的激光雷达线阵照明研究

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1、分类号密级ＵＤＣ＾南素恣又犬？矣ＮＡＮＪＮＧＵＮＩＩＶＥＲＳＴＹＦＳＣＥＮＣＥ义ＩＯＩ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ；咬硕壬学位论文基于达曼光栅的激光雷达线阵照明研究（题名和副题名）杨晚旦（作者姓名）指导教师姓名李振华教授来建成副教授学位类别理学硕壬学科名称＾研究方向新型激光雷达技乂论文提交时间２０１６．０１注；《１注明国际十进分类法ＵＤＣ》的类号。声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加Ｗ标注和致谢的部分外

2、，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明。与我确的说明。研究牛答名＝艇／ｉ？養年＾月／《日＾学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可Ｗ借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可レッ向有关部口或机构送交并授权其俱存，、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文按保密的有关规定和程序处理。研巧生签名：１去瞧丘年＾月／化硕±论义基于达曼光挪的激化雷达线阵照明研究摘要

3、、线阵扫描成像激光雷达是自主驾驶车辆的核屯传感器，在保证探测性能的前提下，实现小型化、低功耗和低成本是车载激光雷达研究的重要发展方向。为此，本文将达曼光栅分束原理引入线阵激光雷达发射光学系统的设计，旨在提高激光雷达发射照明系统的照明效率和分束均匀性，为车载激光雷达的小型化和低功耗设计探索新途径。论文在深入资料调研的基础上，完成对基于达曼光栅激光雷达线阵照明系统的整体构造，并讨论了组成部件的参数要求。在理论上，对达曼光栅的分束原理及分束特性进行了数值计算和分析讨论，给出了达曼光栅阵列照明子光束光强分布及其与入射光强分布之间的关系。在此基础

4、上．０１１１１，采用混合优化算法设计出了１６＾波段分束比一为１３的维达曼光栅，通过衍射理论计算评估分束性能，衍射效率达到８０％｜＾上，不均匀性低于１５％。在实验上，委托中科院成都光电所制作了１．０６１１１１波段分束比为＾一一１３的维达曼光栅，并自行搭建了基于维达曼光栅的激光雷达阵列照明实验装置，在５３２ｎｍ、９０５ｎｍ和１．０６Ｊ＿ｍＨ个波长下进行对比实验，结果表明：将达曼光栅与开｜普勒倒置望远镜结合是线阵激光雷达阵列照明设计的有效方案，在１．０６＾ｉｍ波长处，整体衍射效率接近７０％、照明光束间不均匀性低于２０％。此外，当波长偏离到９０５

5、ｎｍ时，整体衍射效率仍可高于６５％，除０级外照明光束间不均匀性低于２０％。论文研巧工作对于车载线阵扫描成像激光雷达阵列发射系统的小型化、低功耗设计有一定的参考价值。关键词：达曼光栅；衍射；激光雷达；线阵照明ＩＡ－ｂｓｔｒａｃｔ硕上论义ＡｂｓｔｒａｃｔＬｉｎｅａｒａｒｒａｙｓｃａｎｎｉｎｉｍａｉｎｌａｓｅｒｒａｄａｒｉｓｔｈｅｋｅｓｅｎｓｏｒｏｆａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｖｅｈｉｃｌｅａｎｄｇｇｇｙｉｔｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓａｒｅｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ，

6、ｌｏｗｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｌｏｗｃｏｓｔｕｎｄｅｒｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｅｎｓｕｒｉｎｇｔｈｅｄｅ化ｃｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｏｆｌｉｎｅａｒａｒｒａｙｌａｓｅｒｒａｄａｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＤａｍｍａｎｎｇｒａｔｉ打ｇ．Ｔｈｅａｉｍｉｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｅｆｉｃｉｅ打ｃｙａ

7、ｎｄｂｅａｍｓｐｌｉｔｔｉｎｇｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｏｆｔｈｅｌａｓｅｒｒａｄａｒｅｍｉｓｓｉｏｎｌｉｈｔｉ打ｓｓｔｅｍａｎｄｔｏｏｆｅｒａｎｅｗａｒｏａｃｈｔｏｔｈｅｇｇｙｐｐｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｔｓｅｒａｄａ．ｉｏｎａｎｄｌｏｗｏｗｅｒｄｅｓｉｎｏｆｈｅｖｅｈｉｃｌｅｂｏｒｎｅｌａｒｒｐｇＯ打ｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｏｒｏｕｈｉｎｖｅｓｔｉａｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｉｓａｅｒｃｏｍｌｅ１；ｅｓｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｇｇ，ｐｐｐ＊ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈ