CN112864794B - 一种激光设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种激光设备及其控制方法，包括：第一基板；激光器阵列，设置在所述第一基板上，所述第一固定孔包围所述激光器阵列，其中，所述激光器阵列至少包括多个第一激光器和多个第二激光器，所述第一激光器和所述第二激光器相互独立；第二基板，设置在所述第一基板上，所述第二基板包括第一台阶部和第二台阶部，所述第一台阶部的宽度大于所述第二台阶部的宽度，且所述第一台阶部和所述第二台阶部通过通孔连接，所述第一台阶部与所述激光器阵列接触；光学元件，所述光学元件包括透镜阵列和扩散器阵列，所述透镜阵列位于所述第二激光器上，所述扩散器阵列位于所述第一激光器上。本发明提出的激光设备可以实现对不同距离的物体进行探测。

Description

一种激光设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种激光设备及其控制方法。

背景技术

激光雷达可用于无人车、机器人等领域，通过发射红外线信号并接收红外线在被测物体表面反射的信号，测量被测物体的距离。

激光雷达是以发射激光光束来探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是先向目标发射探测激光光束，然后将接收到的从目标反射回来的信号，将接收信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，例如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。

现有激光雷达一般包括光源，光学接收器和信息处理系统，现有的激光雷达加工制备工艺复杂，成本昂贵。并且目前的激光雷达仅可以实现特定距离的探测，无法在一套系统或同一个器件中同时实现远距离和近距离的探测。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提出一种激光设备及其控制方法，该激光设备可以同时实现对不同距离的物体进行探测，且具有良好的发光效率和散热效果。

为实现上述目的，本发明提出一种激光设备，包括：

第一基板，包括多个第一固定孔，其中，所述第一固定孔内包括绝缘层；

激光器阵列，设置在所述第一基板上，所述第一固定孔包围所述激光器阵列，其中，所述激光器阵列至少包括多个第一激光器和多个第二激光器，所述第一激光器和所述第二激光器相互独立；

第二基板，设置在所述第一基板上，所述第二基板包括第一台阶部和第二台阶部，所述第一台阶部的宽度大于所述第二台阶部的宽度，且所述第一台阶部和所述第二台阶部通过通孔连接，所述第一台阶部与所述激光器阵列接触；

光学元件，所述光学元件包括透镜阵列和扩散器阵列，所述透镜阵列位于所述第二激光器上，所述扩散器阵列位于所述第一激光器上；

其中，所述第一激光器的功率密度小于所述第二激光器的功率密度，所述第二激光器发射的激光束经过所述透镜阵列后的发散角小于所述第一激光器发射的激光束的发散角，所述第一激光器探测的距离小于所述第二激光器探测的距离。

进一步地，所述光学元件设置在所述第二台阶部上或者直接设置在所述激光器上。

进一步地，所述激光器阵列还包括多个连接区，多个所述连接区位于所述第一激光器和所述第二激光器的两侧。

进一步地，所述第一激光器的发光孔包括矩形发光孔，所述矩形发光孔的短边与长边的比值小于等于1/4。

进一步地，所述第二基板上包括多个第二固定孔，所述第二固定孔对应所述第一固定孔。

进一步地，所述第一台阶部上包括多个焊盘区，所述焊盘区对应所述连接区。

进一步地，还包括多个销钉，所述销钉设置在所述第一固定孔和所述第二固定孔中。

进一步地，所述第二基板内设置多条连接线路，所述连接线路用于连接所述销钉和所述焊盘区。

进一步地，所述第一激光器和所述第二激光器包括多结的垂直腔面发射激光器。

进一步地，所述激光器阵列背面的负极连接所述第一基板，所述激光器阵列正面的正极连接所述连接区。

进一步地，所述激光器阵列的负极和正极连接所述第一基板，所述正极和所述负极位于所述激光器阵列的同一侧。

进一步地，所述第一激光器的发光孔的面积大于所述第二激光器发光孔的面积。

进一步地，本发明还提出一种激光设备的控制方法，包括：

提供一激光设备，其中，所述激光设备包括：

第一基板，包括多个第一固定孔，其中，所述第一固定孔内包括绝缘层；

激光器阵列，设置在所述第一基板上，所述第一固定孔包围所述激光器阵列，其中，所述激光器阵列至少包括多个第一激光器和多个第二激光器，所述第一激光器和所述第二激光器相互独立；

第二基板，设置在所述第一基板上，所述第二基板包括第一台阶部和第二台阶部，所述第一台阶部的宽度大于所述第二台阶部的宽度，且所述第一台阶部和所述第二台阶部通过通孔连接，所述第一台阶部与所述激光器阵列接触；

光学元件，所述光学元件包括透镜阵列和扩散器阵列，所述透镜阵列位于所述第二激光器上，所述扩散器阵列位于所述第一激光器上；

其中，所述第一激光器的功率密度小于所述第二激光器的功率密度，所述第二激光器发射的激光束经过所述透镜阵列后的发散角小于所述第一激光器发射的激光束的发散角；

激发多个所述第二激光器，形成第一激光束，所述第一激光束经过物体反射后形成第二激光束；

通过传感器接收所述第二激光束，并判断所述第二激光束的光子能量是否大于阈值；

若是，则激发所述第一激光器，并关闭所述第二激光器；

若否，则依次激发所述第一激光器和其他的所述第二激光器，其中，所述第一激光器探测的距离小于所述第二激光器探测的距离，当所述第二激光器探测的距离大于预设值时，则关闭所述第一激光器。

综上所述，本发明提出一种激光设备及其控制方法，该激光设备包括激光器阵列，激光器阵列包括多个第一激光器和多个第二激光器，在第一激光器上设置有扩散器，在第二激光器上设置有透镜，第一激光器的功率密度小于第二激光器的功率密度，第一激光器的发光孔的面积大于第二激光器的发光孔的面积。由于第一激光器的发光孔的面积较大，可以容纳发射的激光的模式比较多，不同发射模式之间的间距比较大，通过对发光孔的长宽比进行设计，因此可以获得大发散角的激光束，从而可以提高近距离探测的精度。通过在第一激光器上设置扩散器或柱面镜，从而可以进一步提高远场的视场。由于第二激光器的发光孔的面积较小，能容纳的发射激光的模式比较少，不同发射模型之间的间距比较小，因此形成的发散角比较小，通过透镜准直之后，可以进一步降低发散角，因此激光束的能量密度会更高，从而实现远距离的探测；也就是说本发明形成小功率大发散角的第一激光器，大功率小发散角的第二激光器，第一激光器用于探测近距离的物体，第二激光器用于探测远距离的物体，因此该激光设备可以同时实现对不同距离的物体进行探测。

综上所述，本发明将激光器阵列设置在第一基板和第二基板之间，第一基板包括铜基板，第二基板包括陶瓷基板，激光器阵列产生的热量可以直接从第一基板快速导出；第二基板具有较低的介电常数和介质损耗，有利于激光设备所需要的纳秒级脉宽条件下电信号的低损传播，第二基板具有较高的热导率，因此有利于激光设备的散热。

附图说明

图1：本发明中激光设备的结构示意图。

图2：本发明中第一基板的俯视图。

图3：本发明中第一激光器的结构示意图。

图4：本发明中第二基板的俯视图。

图5：本发明中第二基板的剖面图。

图6：本发明中第二基板的仰视图。

图7：本发明中激光设备的控制方法流程图。

图8：本发明中激发第二发光区的结构示意图。

图9：本发明中激发第一发光区的结构示意图。

图10：本发明中激发第一发光区，第二发光区，第三发光区和第四发光区的结构示意图。

图11：本发明中激发第二发光区和第四发光区的结构示意图。

图12：本发明中激光器阵列的另一俯视图。

图13：本发明中激光器阵列的另一剖面图。

图14：本发明中激光器阵列的另一剖面图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实施例提出一种激光设备10，该激光设备10包括第一基板100，第二基板200和激光器阵列300。激光器阵列300设置在第一基板100和第二基板200之间。该激光器阵列300包括多种功率密度不同的激光器。

如图2所示，在本实施例中，该第一基板100用于承载激光器阵列300，第一基板100例如为覆铜复合基板，在第一基板100上可以设置有外围线路，所述外围线路例如连接激光器阵列300背面的正极或负极；本实施例中外围电路可以用于连接负极。在本实施例中，第一基板100具有良好的热导率，因此可以将激光器阵列300产生的热量快速导出，保证该激光器阵列300在较低的温度条件在工作。

如图2所示，在本实施例中，在第一基板100上还设置有多个第一固定孔101，第一固定孔101包围激光器阵列300。第一固定孔101内还设置绝缘层，第一固定孔101用于放置销钉，销钉可以连接在PCB基板上。由于销钉为金属材料，因此通过绝缘层可以实现销钉与第一基板101的绝缘。

在一些实施例中，为进一步增加第一基板101的散热效率，还可以在第一基板101内设置冷却水管，通过在冷却水管内通入冷却水，从而可以进一步提高第一基板101的散热效率。

如图2所示，在本实施例中，激光器阵列300设置在第一基板100上，激光器阵列300例如包括多个第一激光器301和多个第二激光器302，第一激光器301和第二激光器302相互独立，也就是说激光器阵列300包括独立可寻址的多个激光器。第一激光器301的功率密度例如小于第二激光器302的功率密度。第一激光器301发光孔的面积大于第二激光器302发光孔的面积。在本实施例中，可以将多个第二激光器302定义为一个激光器组3021，例如将图4中每一行的八个第二激光器302定义成一个激光器组3021。需要说明的是，激光器组3021发光孔的面积小于第一激光器301发光孔的面积。在本实施例中，还例如将三个激光器组3021定义成激光器模组，激光器模组和第一激光器302间隔设置。需要说明的是，在激发第二激光器302时，可以激发一个激光器组3021。在一些实施例中，一个激光器组3021也可以位于同一个激光器中。

如图2所示，在本实施例中，第一激光器301的发光孔例如为矩形发光孔，可以发出矩形光斑，所述矩形发光孔的短边与长边的比值小于等于1/4，第一激光器301发射的激光束的发散角较大，第一激光器301例如用于探测近距离的物体。第二激光器302的发光孔例如为圆形，可以发出对称的圆形光斑，第二激光器302发射的激光束的发散角较小，第二激光器302例如用于探测远距离的物体。需要说明的是，所述近距离例如小于10米，所述远距离例如大于20米。第一激光器301和第二激光器302例如为多结的垂直腔面发射激光器，所述多结的垂直腔面发射激光器为包括多个有源区的垂直腔面发射激光器，由于具有多个垂直堆叠的有源区，因此可以在相同电流的条件下，实现更大功率密度的输出。

如图2所示，在本实施例中，该激光器阵列300还包括多个连接区303，多个连接区303例如设置在第一激光器301和第二激光器302的两侧，例如连接区303位于第一激光器301的两侧，连接区303位于激光器组3021的两侧，所述连接区303的数量为第一激光器301与激光器组3021数量之和的两倍，亦即每一第一激光器301及每一激光器组3021的两侧分别对应设置一个连接区303，以满足第一激光器301及每一激光器组3021独立寻址的目的。所述连接区303用于连接第二基板。

如图2所示，在本实施例中，还可以对该激光设备的发光区域进行划分，例如将最上面的第一激光器301的发光区域定义为第一发光区，激光器组3021的发光区域定义为第二发光区，依次类推。

如图3所示，本实施例以第一激光器301为例阐述该垂直腔面发射激光器的结构，该第一激光器301包括一衬底311，第一反射层312，有源层313，第二反射层314。需要说明的是，第一激光器301和第二激光器302可以为正面发射结构。

如图3所示，在本实施例中，第一反射层312位于衬底311上，有源层313位于第一反射层312上，第二反射层314位于有源层313上。衬底311可以是任意适于形成垂直腔面发射激光器的材料，例如为砷化镓(GaAs)。衬底311可以是N型掺杂的半导体衬底，也可以是P型掺杂的半导体衬底，掺杂可以降低后续形成的电极与半导体衬底之间欧姆接触的接触电阻，在本实施例中，该衬底311为N型掺杂半导体衬底。第一反射层312可例如由包括AlGaAs和GaAs，或者高铝组分的AlGaAs和低铝组分的AlGaAs两种不同折射率的材料层叠构成，该第一反射层312可以为N型反射镜，该第一反射层312可以为N型的布拉格反射镜。第二反射层314可包括由AlGaAs和GaAs，或者高铝组分的AlGaAs和低铝组分的AlGaAs两种不同折射率的材料层叠构成，第二反射层314可以为P型反射镜，第二反射层314可以为P型的布拉格反射镜。第一反射层312和第二反射层314用于对有源层313产生的光线进行反射增强，然后从第二反射层314的表面射出。

如图3所示，在本实施例中，该有源层313包括至少三个有源区，相邻两个有源区之间具有隧道结，采用超薄层的隧道结可以减少对光子的吸收损耗，隧道结可以放置在该垂直腔面发射激光器的光学谐振腔的驻波节点处，这样可以减少隧道结与光场的相互作用，也起到降低损耗的作用。在本实施例中，隧道结位于有源区之间，使得多个有源区形成串联结构，从而使得载流子可以重复利用，从而在不提高电流的前提下提高每一垂直腔面发射激光器的出光强度，也就是提高垂直腔面发射激光器的功率。

如图3所示，在本实施例中，在第二反射层314上还形成有连接区303，连接区303位于发光区的两侧，连接区303的材料例如为金或镍。在连接区303上还通过电镀的方式沉积形成有金属层315，金属层315的材料例如为锡，当连接区303连接第二基板200的焊盘时，金属层315借由共晶反应可以降低激光器阵列300与第二基板200焊盘的对准难度，同时将激光器阵列300焊接在第二基板上，可以有效避免打线带来的封装电感，从而降低该激光设备在纳秒级脉宽条件下电信号的低损传播，有效提高该激光设备的性能。

如图1和图4所示，图4显示为第二基板200的俯视图。第二基板200位于第一基板100上，且激光器阵列300位于第一基板100和第二基板200之间。在第二基板200上还设置有光学元件400，光学元件400位于激光器阵列300的正上方，光学元件400包括透镜阵列和扩散器阵列。光学元件400例如设置在第二台阶部203上。光学元件400包括多个准直透镜401和多个扩散器402，准直透镜401位于第二激光器302上，准直透镜401可以对第二激光器302发射的激光束进行准直。第二激光器302发射的激光束经过准直透镜401后，激光束的光斑直径和发散角更小，因此第二激光器302发射的激光束可以满足更远距离的探测。扩散器402位于第一激光器301上，扩散器402可以增加第一激光器301的发射角，从而可以获得大发散角的激光束，从而可以提高近距离探测的精度。

如图4所示，扩散器阵列位于第一激光器301上，透镜阵列位于第一激光器301之间，且位于第二激光器302的正上方。由于第一激光器301的发光孔的面积较大，可以容纳发射的激光的模式比较多，不同发射模式之间的间距比较大，通过对发光孔的长宽比进行设计，因此可以获得大发散角的激光束，从而可以提高近距离探测的精度。通过在第一激光器301上设置扩散器或柱面镜，从而可以进一步提高远场的视场。由于第二激光器301的发光孔的面积较小，能容纳的发射激光的模式比较少，不同发射模型之间的间距比较小，因此形成的发散角比较小，通过透镜准直之后，可以进一步降低发散角和减小远场光斑的直径，因此激光束的能量密度会更高，从而实现远距离的探测；也就是说本实施例形成小功率大发散角的第一激光器301，大功率小发散角的第二激光器302，第一激光器301用于探测近距离的物体，第二激光器302用于探测远距离的物体，因此该激光设备可以同时实现对不同距离的物体进行探测。

在本实施例中，第二基板200例如为陶瓷基板，例如为AlN多层陶瓷基板，AlN多层陶瓷基板的介电常数较大和介质损耗较低，有利于满足激光设备所需要的纳秒级脉宽条件下电信号的低损传播。同时由于AlN多层陶瓷基板具有非常高的热导率，有利于将激光器阵列300在发光过程中产生的热量及时导出，保证激光器阵列300在较低的温度下进行工作。

如图1，图2和图4所示，在本实施例中，第二基板200上还包括多个第二固定孔201，第二固定孔201位于光学元件400的外侧，第二固定孔201与第一固定孔101对应，通过将销钉500设置在第一固定孔101和第二固定孔201中，从而将第一基板100和第二基板200固定起来。在本实施例中，该销钉500为金属材料。该销钉500可以连接在外部线路上，例如连接在PCB基板上。在本实施例中，第一固定孔101内具有绝缘层，因此可以实现销钉500与第一基板100的绝缘。由于第二基板200为绝缘基板，因此第二固定孔201内不用设置绝缘层。

如图4-图6所示，图5显示为第二基板200的剖面图，图6显示为第二基板200的仰视图，第二基板200的下表面包括第一台阶部202，第二基板200的上表面包括第二台阶部203，第一台阶部202与第二台阶部203通过通孔连接，第一台阶部202的宽度例如大于第二台阶部203的宽度。第一台阶部202可以形成第一台阶腔，第二台阶部203可以形成第二台阶腔，第一台阶腔的宽度d1大于第二台阶腔的宽度d2。在实施例中，在第一台阶部202上设置有多个焊盘区204，焊盘区204与激光器阵列300上的连接区303对应。焊盘区204通过焊接的方式与连接区303固定，由于连接区303上具有金属层315，金属层315可以通过共晶反应实现连接区303和焊盘区204的焊接固定，从而实现激光器阵列300与外围电路连接。在本实施例中，第二台阶部203用于承载光学元件400。

如图1和图6所示，在本实施例中，第二基板200为陶瓷基板，第二基板200内设置有连接线路(未显示)，所述连接线路将焊盘区204与销钉500连接起来。在本实施例中，焊盘区204的数量等于销钉500的数量，因此连接线路可以将每一排的焊盘区204和销钉500连接起来，因此可以实现第一激光器301和激光器组3021的相互独立，因此可以实现第一发光区和第二发光区的相互独立。

如图1所示，在本实施例中，第一基板100为铜基板，激光器阵列300的背面的负极可以连接在第一基板100上的外围电路，激光器阵列300的正面的正极通过连接区与第二基板300的焊盘区连接，由于第二基板200内具有连接线路，所述连接线路连接焊盘区与销钉500，因此可以将第二基板200上的正极与外部电路连接。在本实施例中，该销钉500可以实现整个激光设备10的对准安装，结构简单，并且可以方便的实现与外部器件的安装。

需要说明的是，该激光设备10还可以包括传感器，控制器等其他设备。

如图12所示，本实施例中该激光器阵列300也可以为背面发射的激光器，图12中的激光器阵列300与图3中的激光器阵列的区别在于，图12中的激光器阵列300中部包括连接区。

如图13所示，本实施例以第一激光器301为例阐述该激光器的结构，所述第一激光器301为背面发射结构。该第一激光器301包括衬底311，第二反射层314，有源层313和第一反射层312。衬底311为P型衬底，第二反射层314为P型反射层，第一反射层312为N型反射层，有源层313可以包括多个有源区3131。衬底311，第二反射层314，有源层313和第一反射层312的描述可以参考上述描述。

如图13所示，在本实施例中，有源层313和第一反射层312形成多个台面结构，该台面结构可以用于形成发光孔。在第二反射层314上设置有第一电极316，在台面结构上设置有第二电极317。第一电极316可以为正极，第二电极317可以为负极。第一电极316和第二电极317位于衬底311的同一侧，且第一电极316和第二电极317可以分别连接在第一基板100上，且第一电极316和第二电极317相互绝缘。

如图14所示，本实施例还提出另一种背面发射结构，与图13中的区别在于：衬底311上设置有扩散器319，扩散器319通过连接材料318形成在衬底311上。扩散器319和台面结构位于衬底311的不同侧。图14中将扩散器319直接设置在激光器上，可以延长激光束的出光距离，从而可以扩大激光束的发散角，同时还可以简化该激光设备的制造过程，。当然还可以用柱面镜或透镜替换该扩散器319。

如图7所示，本实施例提出一种激光设备的控制方法，包括：

S1：提供一激光设备；

S2：激发多个第二激光器(一个激光器组)，形成第一激光束，所述第一激光束经过物体反射后形成第二激光束；

S3：通过传感器接收所述第二激光束，并判断所述第二激光束的光子能量是否大于阈值；

若是，激发所述第一激光器，并关闭所述第二激光器；

若否，则依次激发所述第一激光器和多个其他的所述第二激光器(另一激光器组)，其中，所述第一激光器探测的距离小于第二激光器探测的距离，当所述第二探测器探测的距离大于预设值时，则关闭所述第一激光器。

如图8所示，在步骤S1-S3中，首先提供一激光设备10，该激光设备10的具体结构可以参考图1-图6。该激光设备10中可以包括第一发光区11，至少一个第二发光区12(图片仅示意一个，但本发明并不限于此)，第三发光区13和至少一个第四发光区14(图片仅示意一个，但本发明并不限于此)。需要说明的是，通过点亮第一激光器即可形成第一发光区11和第三发光区13，通过点亮多个第二激光器(一个激光器组)即可形成第二发光区12和第四发光区14。第一发光区11，第二发光区12，第三发光区13和第四发光区14相互独立。在本实施例中，第一激光器的功率密度小于第二激光器的功率密度，且第一激光器发射的激光束的发散角大于第二激光器发射的激光束的发散角。第一激光器的发光孔例如为矩形发光孔，第二激光器的发光孔例如为圆形发光孔。第一激光器的发光孔的面积大于第二激光器的发光孔的面积。第一激光器发射的激光束未被准直，第二激光器发射的激光束被准直。

如图8-图9所示，首先激发多个第二激光器(一个激光器组)，形成第二发光区12，也就是通过第二发光区12出射第一激光束L1，第一激光束L1照射在物体15上后被反射形成第二激光束L2。传感器16接收到第二激光束L2后，判断第二激光束L2的光子能量，如果第二激光束L2的光子能量大于阈值，也就是导致传感器出现过曝现象，由此也可以认为该物体15处于较近的范围内，因此该激光设备10则激发第一激光器，也就是形成第一发光区11或第三发光区13，并且关闭第二发光区12。由于第一激光器发射的激光束的发散角在30-40°，且第一激光器发射的激光束未被准直，因此第一激光器发射的激光束的光斑能量密度小于第二激光束的光斑能量密度，因此第一激光器发射的激光束经过物体15反射后被传感器16接收到，且传感器16不会出现过曝现象，并且由于第一激光器发射的激光束具有较大的发散角，因此可以提高短距离探测的精度。在本实施例中，所述短距离例如小于10米。

如图8和图10所示，在本实施例中，当第二激光束L2被传感器16接收后，并且第二激光束L2的光子能量小于阈值，也就是传感器16未出现过曝现象，该激光设备10则可以按照预设程序依次点亮第一发光区11，第三发光区13和第四发光区14。第一发光区11，第三发光区13的探测距离小于20米，当物体15距离激光设备10-20米之间时，第一发光区11，第二发光区12，第三发光区13和第四发光区14可以协同作业，也就是第一激光器和第二激光器协同作业。第二发光区12和第四发光区14可以有效的补充由于距离较远导致的第一发光区11和第三发光区13因为能量密度较低导致的部分深度信息丢失。

如图8和图11所示，在本实施例中，当第二激光束L2被传感器16接收后，并且第二激光束L2的光子能量小于阈值，也就是传感器16未出现过曝现象，且物体15与激光设备10之间的距离大于预设值时，例如大于20米时，由于第一发光区11和第三发光区13发射的激光束经过物体15反射后形成的反射光束的光子能量太低，因此控制器可以通过分析传感器16接收到信号的时间周期，确定物体15与激光设备10的距离大于预设值时，则控制第二发光区12和第四发光区14，关闭第一发光区11和第三发光区13，从而可以提高器件的使用效率。

如图8-图11所示，在本实施例中，通过直接飞行时间判断不同的距离，以确定不同的激光器的点亮与否来实现对不同距离的高精度探测。所述不同的激光器例如为第一激光器和第二激光器不同，第一激光器的发光孔的面积大于第二激光器的发光孔的面积，第一激光器的功率小于第二激光器的功率。第一激光器发射的激光束的发散角大于第二激光器发射的激光束的发散角。第一激光器用于探测近距离的物体，第二激光器用于探测远距离的物体。

如图1和图7所示，在本实施例中，该激光设备10例如可以采用直接飞行时间进行距离和深度测量，通过对激光器阵列300进行短时间(1-5ns)，大电流注入，激发出大量光子，光子以光速传播，碰到待测物体反射回来被传感器接收，通过计算发出光子和光子被传感器接收的时间差，就可以得到待测物体的距离信息。

如图1所示，该激光设备10可用于便携式电子设备，如智能手机、平板电脑、便携式电脑或其它便携式电子设备。

如图1所示，该激光设备10可组装于一电子设备，以改变所述电子设备与人之间的交互方式，例如，手势控制，虹膜解锁等功能。

如图1所示，该激光设备10可应用于影视图像采集仪器中，例如摄影机，照相机等，从而在后期的视频图像处理中，通过简单的后期处理，就能将特效道具插入视频图像中的任一位置，通过这样方式，一方面能加强特效的逼真程度，另一方面，使得拍摄不再受拍摄地点的限制，大大降低了制作成本。

如图1所示，该激光设备10可配置于家居设备中，例如空调，冰箱，电视机等，以改变使用者与所述家居设备之间的交互模式，例如实现家居设备的手势控制等功能。

如图1所示，该激光设备10可被组装于机器人设备中，为所述机器人设备提供三维视觉能力，从而所述机器人设备能够实现空间定位，路径规划，路障规避，手势操控等功能，以让机器人设备更好地服务于人类，其中所述机器人包括娱乐休闲机器人，医疗机器人，家庭机器人，场地机器人等。

如图1所示，该激光设备10可被组装于一安防监控设备，例如监控设备中，以提高所述安防监控设备分析的精确度，增加行为分析等智能化应用。

如图1所示，该激光设备10可被应用于一无人驾驶设备中，例如无人驾驶汽车，无人机，无人驾驶轮船等，通过激光设备10为所述无人驾驶设备提供三维视觉基础，以为无人驾驶提供技术上的保障。

综上所述，本发明提出一种激光设备及其控制方法，该激光设备包括激光器阵列，激光器阵列包括多个第一激光器和多个第二激光器，在第一激光器上设置有扩散器，在第二激光器上设置有透镜，第一激光器的功率密度小于第二激光器的功率密度，第一激光器的发光孔的面积大于第二激光器的发光孔的面积。由于第一激光器的发光孔的面积较大，可以容纳发射的激光的模式比较多，不同发射模式之间的间距比较大，通过对发光孔的长宽比进行设计，因此可以获得大发散角的激光束，从而可以提高近距离探测的精度。通过在第一激光器上设置扩散器或柱面镜，从而可以进一步提高远场的视场。由于第二激光器的发光孔的面积较小，能容纳的发射激光的模式比较少，不同发射模型之间的间距比较小，因此形成的发散角比较小，通过透镜准直之后，可以进一步降低发散角，因此激光束的能量密度会更高，从而实现远距离的探测；也就是说本发明形成小功率大发散角的第一激光器，大功率小发散角的第二激光器，第一激光器用于探测近距离的物体，第二激光器用于探测远距离的物体，因此该激光设备可以同时实现对不同距离的物体进行探测。

综上所述，本发明将激光器阵列设置在第一基板和第二基板之间，第一基板包括铜基板，第二基板包括陶瓷基板，激光器阵列产生的热量可以直接从第一基板快速导出；第二基板具有较低的介电常数和介质损耗，有利于激光设备所需要的纳秒级脉宽条件下电信号的低损传播，第二基板具有较高的热导率，因此有利于激光设备的散热。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种激光设备，其特征在于，包括：

第一基板，包括多个第一固定孔，其中，所述第一固定孔内包括绝缘层；

激光器阵列，设置在所述第一基板上，所述第一固定孔包围所述激光器阵列，其中，所述激光器阵列至少包括多个第一激光器和多个第二激光器，所述第一激光器和所述第二激光器相互独立，多个所述第一激光器阵列分布，且所述第一激光器具有多个台面结构；

第二基板，设置在所述第一基板上，所述第二基板包括第一台阶部和第二台阶部，所述第一台阶部的宽度大于所述第二台阶部的宽度，且所述第一台阶部和所述第二台阶部通过通孔连接，所述第一台阶部与所述激光器阵列接触；

光学元件，所述光学元件包括透镜阵列和扩散器阵列，所述透镜阵列位于所述第二激光器上，所述扩散器阵列位于所述第一激光器上；

其中，所述第一激光器的功率密度小于所述第二激光器的功率密度，所述第一激光器的发光孔的面积大于所述第二激光器发光孔的面积，所述第二激光器发射的激光束经过所述透镜阵列后的发散角小于所述第一激光器发射的激光束的发散角，所述第一激光器探测的距离小于所述第二激光器探测的距离。

2.根据权利要求1所述的激光设备，其特征在于，所述光学元件设置在所述第二台阶部上或者直接设置在所述激光器上。

3.根据权利要求1所述的激光设备，其特征在于，所述激光器阵列还包括多个连接区，多个所述连接区位于所述第一激光器和所述第二激光器的两侧。

4.根据权利要求1所述的激光设备，其特征在于，所述第一激光器的发光孔包括矩形发光孔，所述矩形发光孔的短边与长边的比值小于等于1/4。

5.根据权利要求1所述的激光设备，其特征在于，所述第二基板上包括多个第二固定孔，所述第二固定孔对应所述第一固定孔。

6.根据权利要求3所述的激光设备，其特征在于，所述第一台阶部上包括多个焊盘区，所述焊盘区对应所述连接区。

7.根据权利要求1所述的激光设备，其特征在于，所述第一激光器和所述第二激光器包括多结的垂直腔面发射激光器。

8.根据权利要求3所述的激光设备，其特征在于，所述激光器阵列背面的负极连接所述第一基板，所述激光器阵列正面的正极连接所述连接区。

9.根据权利要求1所述的激光设备，其特征在于，所述激光器阵列的负极和正极连接所述第一基板，所述正极和所述负极位于所述激光器阵列的同一侧。

10.一种激光设备的控制方法，其特征在于，包括：

提供一激光设备，其中，所述激光设备包括：

第一基板，包括多个第一固定孔，其中，所述第一固定孔内包括绝缘层；

激光器阵列，设置在所述第一基板上，所述第一固定孔包围所述激光器阵列，其中，所述激光器阵列至少包括多个第一激光器和多个第二激光器，所述第一激光器和所述第二激光器相互独立，多个所述第一激光器阵列分布，且所述第一激光器具有多个台面结构；

第二基板，设置在所述第一基板上，所述第二基板包括第一台阶部和第二台阶部，所述第一台阶部的宽度大于所述第二台阶部的宽度，且所述第一台阶部和所述第二台阶部通过通孔连接，所述第一台阶部与所述激光器阵列接触；

光学元件，所述光学元件包括透镜阵列和扩散器阵列，所述透镜阵列位于所述第二激光器上，所述扩散器阵列位于所述第一激光器上；

其中，所述第一激光器的功率密度小于所述第二激光器的功率密度，所述第一激光器的发光孔的面积大于所述第二激光器发光孔的面积，所述第二激光器发射的激光束经过所述透镜阵列后的发散角小于所述第一激光器发射的激光束的发散角；

激发多个所述第二激光器，形成第一激光束，所述第一激光束经过物体反射后形成第二激光束；

通过传感器接收所述第二激光束，并判断所述第二激光束的光子能量是否大于阈值；

若是，则激发所述第一激光器，并关闭所述第二激光器；

若否，则依次激发所述第一激光器和其他的所述第二激光器，其中，所述第一激光器探测的距离小于所述第二激光器探测的距离，当所述第二激光器探测的距离大于预设值时，则关闭所述第一激光器。

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