本发明涉及激光探测领域，具体地，涉及一种激光雷达用光纤激光器、激光雷达、车辆及放大方法。
背景技术：
1、近年来，激光雷达技术越来越成熟，随着各家的角逐，雷达的成本控制在竞争中获胜起着至关重要的作用。目前，在1550nm激光雷达中，1550nm光纤激光器其成本占比非常大，接近雷达整机的1/2，所以光纤激光器的成本控制显得尤为重要。
2、1550nm光纤激光器一般采用的是mopa结构，为了保证雷达的测距性能，激光器一般需要高功率输出，受限于增益饱和影响，1550nm种子源出来的光需要经过多级放大，一般的mopa结构中，在每级放大中光纤激光器都会单独用到多模半导体泵浦源(见图1)，而半导体泵浦源影响着光纤激光器的价格，过多的泵浦源还会导致功耗和发热量增加，同时还会增大激光器的体积。因此在车载激光雷达中，为了降低成本，减少功耗和发热，以及缩小体积，在mopa结构中，一个泵浦源常被分束出多路来使用(见图2)。
3、拉锥型分束器由于其结构简单，制作工艺难度低，而被广泛使用，其结构如下图所示，所使用的原理为耦合波模式理论，分束输出比例由耦合区域长度控制(见图3)。
4、为了mopa结构中每级放大都得到放大效果，且有较高的转换效率，分束比例需要控制在一个较大的值。即用于最后放大的泵浦光要远大于前一级的泵浦光。而多模拉锥分束器受高阶模的影响，其多模光纤拉锥分光结果如图4所示，图4中(a)为低分束比输出光斑模式，图4中(b)为高分束比输出光斑模式。
5、从该分束效果可以看出，进入前一级放大的泵浦源在光纤里(即，在低分束比端)，并不是经过光纤纤芯传播的，而是传输的一些高阶模式贴着光纤包层传输；而光纤放大结构中用的增益光纤掺杂(稀土元素,如铒离子、铒镱离子共掺等)都在纤芯中。这将导致低分束比例泵浦光并不能被增益光纤有效吸收，从而影响了激光器的放大效率以及增益光纤的长度，更严重的是，当遇到极端环境时，比如温度升高，激光器的泵浦功率随温度升高输出功率变低，那将进一步导致低分束比端的模式与功率变差，同时拉锥分束器的分束比例会随着温度变化而发生变化，严重的情况下会导致前级放大器失效，激光器整体输出的全为噪声，从而不能满足车规器件高温可靠性标准。
技术实现思路
1、本发明提供了一种激光雷达用光纤激光器，以解决mopa结构中低功率下噪声和温度变化导致的分束比变化的问题。
2、根据本发明的第一方面，提供了一种激光雷达用光纤激光器，包括：泵浦源、种子源、多级放大器以及膜片分束单元；膜片分束单元设置于泵浦源的出光路径上，用于对该泵浦源发出的泵浦光进行至少一次分束，以形成多个泵浦子光束；多个泵浦子光束按照光能由弱到强的顺序分别进入多级放大器中的相应级放大器；该种子源发出的光依次进入该多级放大器中的相应级放大器，并在每个相应级放大器中实现与对应的泵浦子光束合束放大后进入下一级的相应级放大器。
3、根据本发明的第一方面的第一实施例，所述多级放大器包括第一级放大器和第二级放大器，所述膜片分束单元包括分束镜和多个耦合器；所述第一级放大器包括第一隔离器、第一合束器和第一增益光纤；所述第二级放大器包括第二隔离器、第二合束器和第二增益光纤；其中，所述泵浦光从所述泵浦源经光纤和所述多个耦合器中的一个耦合器准直入射到所述分束镜上，形成所述透射泵浦子光束和所述反射泵浦子光束；所述透射泵浦子光束经所述多个耦合器中的另一个耦合器和光纤进入所述第一级放大器的第一合束器，来自所述种子源的种子光经所述第一级放大器的第一隔离器进入所述第一合束器，从所述第一合束器的出射光经所述第一增益光纤形成所述第一级放大光，所述第一级放大光进入所述第二级放大器的第二隔离器；所述反射泵浦子光束经所述多个耦合器中的又一个耦合器和光纤进入所述第二级放大器的第二合束器，从所述第二隔离器的出射光进入所述第二级放大器的第二合束器，从所述第二合束器的出射光经所述第二增益光纤形成第二级放大光。
4、根据本发明的第一方面的第二实施例，所述膜片分束单元包括第一膜片分束单元和第二膜片分束单元；所述多级放大器包括第一级放大器、第二级放大器和第三级放大器；所述第一膜片分束单元包括第一分束镜和第一组耦合器；所述第二膜片分束单元包括第二分束镜和第二组耦合器；所述第一级放大器包括第一隔离器、第一合束器和第一增益光纤；所述第二级放大器包括第二隔离器、第二合束器和第二增益光纤；所述第三级放大器包括第三隔离器、第三合束器和第三增益光纤；其中，所述泵浦光从所述泵浦源经光纤和所述第一组耦合器中的一个耦合器准直入射到所述第一分束镜上，形成所述第一透射泵浦子光束和所述第一反射泵浦子光束；所述第一透射泵浦子光束经所述第一组耦合器中的另一个耦合器和光纤进入所述第一级放大器的第一合束器，来自所述种子源的种子光经所述第一级放大器的第一隔离器进入所述第一合束器，从所述第一合束器的出射光经所述第一增益光纤形成所述第一级放大光，所述第一级放大光进入所述第二级放大器的第二隔离器；所述第一反射泵浦子光束经所述第一组耦合器中的又一个耦合器和光纤准直入射到所述第二分束镜上，形成所述第二透射泵浦子光束和所述第二反射泵浦子光束；所述第二透射泵浦子光束经所述第二组耦合器中的一个耦合器和光纤进入所述第二级放大器的第二合束器，从所述第二隔离器的出射光进入所述第二级放大器的第二合束器，从所述第二合束器的出射光经所述第二增益光纤形成第二级放大光；所述第二反射泵浦子光束经所述第二组耦合器中的另一个耦合器和光纤进入所述第三级放大器的第三合束器；所述第二级放大光经所述第三隔离器进入所述第三合束器，从所述第三合束器的出射光经所述第三增益光纤形成第三级放大光。
5、可选地，在所述膜片分束单元的分束镜上镀膜，以形成半透半反射镜。
6、可选地，经镀膜后的所述分束镜的反射率和透射率为9:1至6:4。
7、根据本发明的第二方面，提供了一种激光雷达，包括上述的激光雷达用光纤激光器。
8、根据本发明的第三方面，提供了一种车辆，包括上述的激光雷达。
9、根据本发明的第四方面，提供了一种激光雷达用光纤激光器放大方法，包括以下步骤：
10、将膜片分束单元设置于泵浦源的出光路径上，用于对该泵浦源发出的泵浦光进行至少一次分束，以形成多个泵浦子光束；
11、多个泵浦子光束按照光能由弱到强的顺序分别进入多级放大器中的相应级放大器；
12、种子源发出的光依次进入该多级放大器中的相应级放大器，并在每个相应级放大器中实现与对应的泵浦子光束合束放大后进入下一级的相应级放大器。
13、根据本发明的第二方面的第一实施例，提供了一种激光雷达用光纤激光器放大方法，包括以下步骤：
14、泵浦光从泵浦源经光纤和多个耦合器中的一个耦合器准直入射到分束镜上，形成透射泵浦子光束和反射泵浦子光束；
15、透射泵浦子光束经所述多个耦合器中的另一个耦合器和光纤进入第一级放大器的第一合束器，来自种子源的种子光经第一级放大器的第一隔离器进入第一合束器；
16、从所述第一合束器的出射光经第一增益光纤形成第一级放大光；
17、所述第一级放大光进入第二级放大器的第二隔离器；所述反射泵浦子光束经所述多个耦合器中的又一个耦合器和光纤进入所述第二级放大器的第二合束器；
18、从所述第二隔离器的出射光进入所述第二级放大器的第二合束器，从所述第二合束器的出射光经第二增益光纤形成第二级放大光。
19、可选地，在所述膜片分束单元的分束镜上镀膜，以形成半透半反射镜。
20、根据本发明的第二方面的第二实施例，提供了一种激光雷达用光纤激光器放大方法，包括以下步骤：
21、泵浦光从泵浦源经光纤和第一组耦合器中的一个耦合器准直入射到第一分束镜上，形成第一透射泵浦子光束和第一反射泵浦子光束；
22、第一透射泵浦子光束经所述第一组耦合器中的另一个耦合器和光纤进入第一级放大器的第一合束器，来自种子源的种子光经所述第一级放大器的第一隔离器进入所述第一合束器；
23、从所述第一合束器的出射光经第一增益光纤形成所述第一级放大光；
24、所述第一级放大光进入第二级放大器的第二隔离器；所述第一反射泵浦子光束经所述第一组耦合器中的又一个耦合器和光纤准直入射到第二分束镜上，形成第二透射泵浦子光束和第二反射泵浦子光束；
25、所述第二透射泵浦子光束经第二组耦合器中的一个耦合器和光纤进入所述第二级放大器的第二合束器，从所述第二隔离器的出射光进入所述第二级放大器的第二合束器，从所述第二合束器的出射光经所述第二增益光纤形成第二级放大光；
26、所述第二反射泵浦子光束经所述第二组耦合器中的另一个耦合器和光纤进入第三级放大器的第三合束器；所述第二级放大光经所述第三隔离器进入所述第三合束器，从所述第三合束器的出射光经所述第三增益光纤形成第三级放大光。
27、可选地，在所述第一膜片分束器的第一分束镜和所述第二膜片分束器的第二分束镜上镀膜，以形成半透半反射镜。
28、本发明的技术方案可以达到的技术效果为由于低分束比输出的泵浦为高斯光斑，经过增益光纤的纤芯，更容易被吸收，保证了激光器的放大效率，另一方面，即使在低功率下，前级放大也得到保证而不会失效，保证激光器有良好的放大效果，保证激光器输出的信噪比，同时膜片分束比受温度影响小，保证了激光器随温度变化的稳定性，提高了车载雷达的可靠性。
29、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
1.一种激光雷达用光纤激光器，其特征在于，包括：泵浦源、种子源、多级放大器以及膜片分束单元；膜片分束单元设置于泵浦源的出光路径上，用于对所述泵浦源发出的泵浦光进行至少一次分束，以形成多个泵浦子光束；多个泵浦子光束按照光能由弱到强的顺序分别进入多级放大器中的相应级放大器；所述种子源发出的光依次进入所述多级放大器中的相应级放大器，并在每个相应级放大器中实现与对应的泵浦子光束合束放大后进入下一级的相应级放大器。
2.根据权利要求1所述的激光雷达用光纤激光器，其特征在于：所述多级放大器包括第一级放大器和第二级放大器，所述膜片分束单元包括分束镜和多个耦合器；所述第一级放大器包括第一隔离器、第一合束器和第一增益光纤；所述第二级放大器包括第二隔离器、第二合束器和第二增益光纤；其中，所述泵浦光从所述泵浦源经光纤和所述多个耦合器中的一个耦合器准直入射到所述分束镜上，形成透射泵浦子光束和反射泵浦子光束；所述透射泵浦子光束经所述多个耦合器中的另一个耦合器和光纤进入所述第一级放大器的第一合束器，来自所述种子源的种子光经所述第一级放大器的第一隔离器进入所述第一合束器，从所述第一合束器的出射光经所述第一增益光纤形成所述第一级放大光，所述第一级放大光进入所述第二级放大器的第二隔离器；所述反射泵浦子光束经所述多个耦合器中的又一个耦合器和光纤进入所述第二级放大器的第二合束器，从所述第二隔离器的出射光进入所述第二级放大器的第二合束器，从所述第二合束器的出射光经所述第二增益光纤形成第二级放大光。
3.根据权利要求1所述的激光雷达用光纤激光器，其特征在于：所述膜片分束单元包括第一膜片分束单元和第二膜片分束单元；所述多级放大器包括第一级放大器、第二级放大器和第三级放大器；所述第一膜片分束单元包括第一分束镜和第一组耦合器；所述第二膜片分束单元包括第二分束镜和第二组耦合器；所述第一级放大器包括第一隔离器、第一合束器和第一增益光纤；所述第二级放大器包括第二隔离器、第二合束器和第二增益光纤；所述第三级放大器包括第三隔离器、第三合束器和第三增益光纤；其中，所述泵浦光从所述泵浦源经光纤和所述第一组耦合器中的一个耦合器准直入射到所述第一分束镜上，形成第一透射泵浦子光束和第一反射泵浦子光束；所述第一透射泵浦子光束经所述第一组耦合器中的另一个耦合器和光纤进入所述第一级放大器的第一合束器，来自所述种子源的种子光经所述第一级放大器的第一隔离器进入所述第一合束器，从所述第一合束器的出射光经所述第一增益光纤形成所述第一级放大光，所述第一级放大光进入所述第二级放大器的第二隔离器；所述第一反射泵浦子光束经所述第一组耦合器中的又一个耦合器和光纤准直入射到所述第二分束镜上，形成所述第二透射泵浦子光束和所述第二反射泵浦子光束；所述第二透射泵浦子光束经所述第二组耦合器中的一个耦合器和光纤进入所述第二级放大器的第二合束器，从所述第二隔离器的出射光进入所述第二级放大器的第二合束器，从所述第二合束器的出射光经所述第二增益光纤形成第二级放大光；所述第二反射泵浦子光束经所述第二组耦合器中的另一个耦合器和光纤进入所述第三级放大器的第三合束器；所述第二级放大光经所述第三隔离器进入所述第三合束器，从所述第三合束器的出射光经所述第三增益光纤形成第三级放大光。
4.根据权利要求2或3所述的激光雷达用光纤激光器，其特征在于：在所述膜片分束单元的分束镜上镀膜，以形成半透半反射镜。
5.根据权利要求4所述的激光雷达用光纤激光器，其特征在于：经镀膜后的所述分束镜的反射率和透射率为9:1至6:4。
6.一种激光雷达，其特征在于：包括根据权利要求1-5中任一项所述的激光雷达用光纤激光器。
7.一种车辆，其特征在于：包括根据权利要求6所述的激光雷达。
8.一种激光雷达用光纤激光器放大方法，包括如下步骤：
9.一种采用根据权利要求2所述的激光雷达用光纤激光器的放大方法，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的激光雷达用光纤激光器放大方法，其特征在于：在所述膜片分束单元的分束镜上镀膜，以形成半透半反射镜。
11.一种采用根据权利要求3所述的激光雷达用光纤激光器的放大方法，包括如下步骤：
12.根据权利要求11所述的激光雷达用光纤激光器放大方法，其特征在于：在所述第一膜片分束器的第一分束镜和所述第二膜片分束器的第二分束镜上镀膜，以形成半透半反射镜。
