提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)电控实现快速扫描的透镜辅助的二维光束扫描和测距装置。利用二叉树结构的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)光开关,结合FPGA逐级切换和脉冲宽度调制(PWM)技术,实现了具有16个自由切换扫描角度、19.5 m测距距离和2 cm测距误差的激光雷达原理系统。这项工作展现了FPGA电控在透镜辅助光束扫描技术中的高效控制方式,选取的电控方案对N路光束发射(即N个光束扫描角度)只需要log N路PWM波形输出。相比于典型的光相控阵(OPA)技术中N路光束发射需要N个数模转换器(DAC)的电控方案,即控制复杂度为O(N),本方案极大地降低了控制复杂度(O(log N))和系统成本,因此有望对基于集成光束扫描技术的激光雷达系统的真正应用提供参考。

提出了一种基于激光光斑畸变和卷积神经网络(CNN)的光路气流扰动研究方案。利用CNN对激光光束在空间传播中受到气流扰动后的光斑畸变进行学习,得到光束传播路径上的气流扰动情况。实验表明,训练得到的评估参数与由风速仪测得的光路中的气流扰动(风速)具有强相关性。本方案提供了一种短距离、快速、低成本的气流扰动分析手段。