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JP2018535438A - 分布型レーザー及び複数のセンサー・ヘッドを備える光検出及び測距システム、並びに、光検出及び測距システムのパルス・レーザー - Google Patents

分布型レーザー及び複数のセンサー・ヘッドを備える光検出及び測距システム、並びに、光検出及び測距システムのパルス・レーザー Download PDF

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JP2018535438A JP2018547860A JP2018547860A JP2018535438A JP 2018535438 A JP2018535438 A JP 2018535438A JP 2018547860 A JP2018547860 A JP 2018547860A JP 2018547860 A JP2018547860 A JP 2018547860A JP 2018535438 A JP2018535438 A JP 2018535438A
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laser
optical
pulse
ranging system
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English (en)
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ビレネウベ、アライン
エイチェンホルツ、ジェイソン、エム．
ラッセル、オースチン、ケイ．
キャンベル、スコット、アール．
クレイ、ロジャー、ダブリュー．
レイチャペル、ジョセフ、ジー．
ウィード、マシュー、ディー．
マーティン、レイン、エイ．
Original Assignee
ルミナー テクノロジーズ インコーポレイテッド
ルミナー テクノロジーズ インコーポレイテッド
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Abstract

光検出及び測距システムは、光源と、複数の光学的リンクと、複数のセンサー・ヘッドとを含む。各光学的リンクは、前記光源を、対応するセンサー・ヘッドに結合させ、各光学的リンクは、放射された光パルスを前記対応するセンサー・ヘッドへ運ぶ。各センサー・ヘッドは、スキャナー及び検出器を含む。レーザー・システムは、シード・レーザーと、該シード・パルスを増幅する第１のファイバー光増幅器とを含む。前記レーザー・システムは、前記第１の増幅器の前記出力から、増幅された自発放射の量を除去する光フィルタを更に含む。前記レーザー・システムは、前記第１の光フィルタから、前記増幅されたシード・パルスを受信する第２のファイバー光増幅器を含む。前記出力パルスは、１００ＭＨｚ以下の繰り返し周波数、２０ナノ秒以下の持続時間、及び、１％以下のデューティ・サイクルを含む特性を有する。

Description

本願の出願のときに、国内外での優先権に係る請求項が出願データシートに特定されている如何なる全ての出願が、３７ＣＦＲ１．５７の下で、参照によりここに取り込まれる。即ち、本願は、２０１５年１１月３０日に出願され、全てが参照により取り込まれた米国仮特許出願６２／２６１、２１４の利益を、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下で主張する。
本開示は、一般に、光検出及び測距システムに関する。
光を検出すること及び距離を測定すること（光検出及び測距）は、離れた対象物までの距離を測定するために用いられる技術である。通常、光検出及び測距システムは、光源と、検出器とを含む。光源は、例えば、特有の動作波長を有する光を放射するレーザーである。光検出及び測距システムの動作波長は、例えば、電磁スペクトルの赤外線、可視光、または、紫外線の部分にある。光源は、対象物に向けて光を放射し、対象物は、光を散乱させる。散乱された光は、戻って、検出器で受けられることがある。システムは、折り返される光に関連する１つ以上の特性に基づき、対象物までの距離を決定する。例えば、システムは、折り返される光パルスの飛行時間に基づき、対象物までの距離を決定しても良い。
いくつかの実施形態では、光検出及び測距システムは、
光パルスを放射するように構成された光源と、
複数の光学的リンクであって、各光学的リンクは、前記光源を、複数のセンサー・ヘッドのうちの対応するセンサー・ヘッドと結合させ、該光学的リンクは、前記放射された光パルスの少なくとも一部を前記光源から前記対応するセンサー・ヘッドへ運ぶように構成された前記複数の光学的リンクと、
前記複数のセンサー・ヘッドであって、各センサー・ヘッドは、前記センサー・ヘッドの視界に亘り光パルスを走査するように構成されており、前記走査された光パルスは、前記対応する光学的リンクにより、前記光源から前記センサー・ヘッドへ運ばれる、前記放射された光パルスの一部を含む前記複数のセンサー・ヘッドと、
前記センサー・ヘッドの射程に沿って配置された対象物により散乱され反射された、前記走査された光パルスの少なくとも一部を検出するように構成された検出器と、
を含む。
いくつかの実施形態では、
光シード・パルスを生成するように構成されたシード・レーザーと、
前記シード・パルスを第１の増幅器利得だけ増幅し、増幅されたシード・パルス及び増幅された自発放射（ＡＳＥ）を含む第１の増幅器出力を生成するように構成された第１のファイバー光増幅器と、
前記第１の増幅器出力から前記ＡＳＥの量を除去するように構成された第１の光フィルタと、
前記第１の光フィルタから、前記増幅されたシード・パルスを受信し、前記受信されたパルスを第２の増幅器利得だけ増幅し出力パルスを生成するように構成された第２のファイバー光増幅器であって、該出力パルスは、１００ＭＨｚ以下のパルス繰り返し周波数と、２０ナノ秒以下のパルス持続時間と、１％以下のデューティ・サイクルとを含む出力パルス特性を有する前記第２のファイバー光増幅器と、を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
いくつかの実施形態では、光検出及び測距システムは、
光パルスを放射するように構成された光源と、
視野に亘り、前記放射された光パルスの少なくとも一部を走査するように構成されたスキャナーと、
前記光検出及び測距システムから距離を置いて配置された対象物により散乱された、走査された光パルスの少なくとも一部を検出するように構成されたレシーバーと、
を含む。
図１は、光検出及び測距システムを例示する。
図２は、光検出及び測距システムにより生成される走査パターンを例示する。
図３は、レーザーと、センサーと、レーザー・センサー・リンクとを含む光検出及び測距システムを例示する。
図４は、レーザー・センサー・リンクが、レーザー及びセンサー間で結合された光学的リンク及び電気的リンクを含む光検出及び測距システムを例示する。
図５は、複数の各レーザー・センサー・リンクにより複数のセンサー・ヘッドに結合されたレーザーを備える光検出及び測距システムを例示する。
図６は、複数のレーザー・センサー・リンクによりレーザーに結合された複数のセンサー・ヘッドを備えるレーザーを含む光検出及び測距システムを備える自動車を例示する。
図７は、シード・レーザーから複数の光学的リンクへ光を分配するシード・レーザー及びデマルチプレクサを備えるレーザーを例示する。
図８は、パルス・ジェネレータにより駆動されるレーザー・ダイオードを含むシード・レーザーを例示する。
図９は、レーザー・ダイオードおよび光変調器を含むシード・レーザーを例示する。
図１０は、パルス・ジェネレータにより駆動されるレーザー・ダイオード、及び、他のパルス・ジェネレータにより駆動される光変調器を含むシード・レーザーを例示する。
図１１は、マルチプレクサにより一緒に結合される複数のレーザー・ダイオードを備えるシード・レーザーを例示する。
図１２は、波長依存遅延線を例示する。
図１３は、シード・レーザーと、増幅器と、センサーとを含む光検出及び測距システムを例示する。
図１４は、スペクトル・フィルタを通過する前後の光信号のスペクトルを例示する。
図１５は、時間フィルタを通過する前後の光パルスを例示する。
図１６は、ダブル・パス・ファイバー光増幅器を例示する。
図１７は、ガラス・ホスト（例えば、溶解シリカ）に組み込まれるエルビウム・イオン及びイッテルビウム・イオンの吸収スペクトルを例示する。
図１８は、エルビウム及びイッテルビウムの組み合わせでドープされたグラス・ホストの吸収及び放射のスペクトルを例示する。
図１９は、シングル・パス・ファイバー光増幅器を例示する。
図２０は、自遊空間出力光線を生成するブースタ増幅器を例示する。
図２１は、３つの増幅器を含む光検出及び測距システムを例示する。
図２２は、シード・レーザー及び増幅器を含むレーザーを備える光検出及び測距システムを例示する。
図２３は、増幅器を含む光学的リンクを備える光検出及び測距システムを例示する。
図２４は、増幅器を含むセンサー・ヘッドを備える光検出及び測距システムを例示する。
図２５は、センサー・ヘッドが、出力コリメータに結合された増幅器を含む光検出及び測距システムを例示する。
図２６は、センサー・ヘッドが、自由空間増幅器を含む光検出及び測距システムを例示する。
図２７は、シード・レーザーが補助光源に結合されたレーザーを例示する。
図２８は、シード・レーザーと、増幅器と、デマルチプレクサとを含むレーザーを例示する。
図２９は、複数のレーザー・ダイオードと、マルチプレクサと、増幅器と、デマルチプレクサとを含むレーザーを例示する。
図３０は、増幅器を各々が含む複数の光学的リンクに結合されたレーザーを例示する。
図３１は、増幅器を各々が含む複数の各光学的リンクに結合された複数のレーザー・ダイオードを備えるレーザーを例示する。
図３２は、オーバーラップ・ミラーを備える光検出及び測距システムを例示する。
図３３は、光検出及び測距システムのための、光源視界及びレシーバー視界を例示する。
図３４は、対応する走査方向を備える、光源視界及びレシーバー視界を例示する。
図３５は、光源視界からオフセットされたレシーバー視界を例示する。
図３６は、光源視界及びレシーバー視界のための、順走査及び逆走査を例示する。
図３７は、ＩｎＧａＡｓアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）を例示する。
図３８は、パルス検出回路に結合されたＡＰＤを例示する。
図３９は、多チャネル・パルス検出回路に結合されたＡＰＤを例示する。
図４０は、論理回路に結合された２つのＡＰＤを含むレシーバーを例示する。
図４１は、検出器アレーを例示する。
図４２は、コンピュータ・システムを例示する。
図１は、光検出及び測距（光検出及び測距）システム１００の実施形態を例示する。実施形態において、光検出及び測距システム１００は、レーザー測距システム、レーザー・レーダー・システム、光検出及び測距システム、レーザー検出・測距（レーダー等）システムを指すことがある。実施形態で、光検出及び測距システム１００は、光源１１０と、ミラー１１５と、スキャナー１２０と、レシーバー１２０と、コントローラ１５０とを含んでも良い。光源１１０は、例えば、電磁スペクトルの赤外線、可視光、または、紫外線の部分で、特有の動作波長を有する光を放射するレーザーであっても良い。例として、光源１１０は、約１．２μｍから１．７μｍまでの間の動作波長を有するレーザーを含んでも良い。光源１１０は、所定の適用のために適切な態様において、連続波であり、パルス化されており、又は、変調されても良い出力光線１２５を放射する。出力光線１２５は、離れた対象物１３０の方へ、射程に沿って向けられる。例として、離れた対象物１３０は、光検出及び測距システム１００から、約１ｍから１ｋｍまでの距離Ｄ離れて位置付けられても良い。
出力光線１２５が射程に沿った対象物１３０に到達すると、対象物は、出力光線１２５から光の少なくとも一部を散乱し又は反射しても良く、散乱し又は反射された光は、光検出及び測距システムの方に戻るものがあっても良い。図１の例では、分散され又は反射された光は、入力光線１３５により表されており、入力光線１３５は、スキャナー１２０を通過し、ミラー１１５によりレシーバー１４０まで向けられる。実施形態では、出力光線１２５からの光の比較的小さい部分が、入力光線１３５として光検出及び測距システム１００に戻ってもよい。例として、出力光線１２５の平均パワー、ピーク・パワー、又は、パルス・エネルギーに対する、入力光線１３５の平均パワー、ピーク・パワー、パルス・エネルギーの比率は、約１０−１、１０−2、１０−3、１０−4、１０−5、１０−6、１０−7、１０−8、１０−9、１０−１0、１０−１1、又は、１０−１2であっても良い。他の例として、もし、出力光線１２５のパルスが、１マイクロ・ジュール（μＪ）のパルス・エネルギーを有すれば、入力光線１３５の対応するパルスのパルス・エネルギーは、約１０ナノ・ジュール（ｎＪ）、１ナノ・ジュール（ｎＪ）、１００ピコ・ジュール（ｐＪ）、１０ピコ・ジュール、１ピコ・ジュール、１００フェムト・ジュール（ｆＪ）、１０フェムト・ジュール、１００フェムト・ジュール、１００アト・ジュール（ａＪ）、１０アト・ジュール、又は、１アト・ジュールであっても良い。実施形態では、出力光線１２５は、レーザー光線、光の光線、光学的の光線、放射された光線、または、光線を指すことがある。実施形態では、入力光線１３５は、折り返し光線、受信された光線、折り返し光、入力された光、散乱された光、または、反射された光を指すことがある。以下で用いられるように、散乱された光は、対象物１３０により散乱され又は反射された光を指すことがある。例として、入力光線１３５は、対象物１３０により散乱された出力光線１２５からの光、対象物１３０により反射された出力光線１２５からの光、又は、対象物１３０から散乱され、又は、反射された光の組み合わせを含んでも良い。
実施形態では、レシーバー１４０は、入力光線１３５から光子を受信しまたは検出し、１つ以上の代表的な信号を生成しても良い。例えば、レシーバー１４０は、入力光線１３５を代表する出力電気信号１４５を生成しても良い。この電気信号１４５は、コントローラ１５０へ送信されても良い。実施形態では、コントローラ１５０は、プロセッサ、コンピュータ・システム（例えば、ＡＳＩＣ若しくはＦＰＧＡ）、又は、レシーバー１４０からの電気信号の１つ以上の特性を分析し、光検出及び測距システム１００からの射程に沿った距離等の、対象物１３０の１つ以上の特性を決定するように構成された適切な回路を含んでも良い。これは、例えば、光源１１０により送信された光線１２５についての飛行時間または位相変調を分析することにより行うことができる。もし、光検出及び測距システム１００が、飛行時間Ｔ（例えば、Ｔは、光検出及び測距システム１００から対象物１３０まで、及び、光検出及び測距システム１００まで戻るという、光が進む往復飛行時間を表す。）を測定すれば、対象物１３０から光検出及び測距システム１００までの距離Ｄは、Ｄ＝ｃ・Ｔ／２、但しｃは光の速度（約３．０×１０8ｍ／ｓ）で表されても良い。例として、飛行時間が、Ｔ＝３００ｎｓであると測定されたならば、対象物１３０から光検出及び測距システム１００までの距離は、Ｄ＝約４５．０ｍであると決定されても良い。他の実施形態では、もし、飛行時間が、Ｔ＝１．３３μｓであると測定されたならば、対象物１３０から光検出及び測距システム１００までの距離は、Ｄ＝１９９．５ｍであると決定されても良い。実施形態では、光検出及び測距システム１００から対象物１３０までの距離Ｄは、対象物１３０の距離、深さ、又は、範囲を指すことがある。以下で用いられるように、光の速度ｃは、例えば、空気、水、又は、真空等のいかなる適切な媒体での光の速度を指す。例として、真空での光の速度は、約２．９９７９×１０8ｍ／ｓであり、空気（約１．０００３の屈折指数を有する）での光の速度は、約２．９９７０×１０8ｍ／ｓである。
実施形態では、 光源１１０は、パルス・レーザーを含んでも良い。例として、光源１１０は、約１０ピコ秒（ｐｓ）から２０ナノ秒（ｎｓ）までの、パルス持続時間、即ち、パルス幅を備える光パルスを生成するパルス・レーザーであっても良い。他の例として、 光源１１０は、約２００から４００ｐｓまでのパルス持続時間を備えるパルスを生成するパルス・レーザーであっても良い。他の例として、光源１１０は、約１００ｋＨｚから５ＭＨｚまでのパルス繰り返し周波数で、即ち、約２００ｎｓから１０μｓまでのパルス期間（例えば、連続するパルス間の時間）で、パルスを生成するパルス・レーザーであっても良い。実施形態では、光源１１０は、実質的に不変であるパルス繰り返し周波数を有し、即ち、光源１１０は、変動可能であり又は調整可能であるパルス繰り返し周波数を有しても良い。例として、 光源１１０は、約１．５６μｓのパルス期間に対応する、約６４０ｋＨｚ（例えば、６４０、０００パルス／秒）の、実質的に不変であるパルス繰り返し周波数で、パルスを生成するパルス・レーザーであっても良い。他の例として、光源１１０は、約７００ｋＨｚから３ＭＨｚまで変化可能であるパルス繰り返し周波数を有しても良い。
実施形態では、光源１１０は、 いかなる適切な平均光パワーを有する自由空間出力光線１２５を生成しても良く、また、出力光線１２５は、いかなる適切なパルス・エネルギー又はピーク光パワーを備える光パルスを有しても良い。例として、出力光線１２５は、約１ｍＷ、１０ｍＷ、１００ｍＷ、１Ｗ、１０Ｗ、または、他のいかなる適切な平均パワーという平均パワーを有しても良い。他の例として、 出力光線１２５は、約０．１μＪ、１μＪ、１０μＪ、１００μＪ、１ｍＪ、又は、他のいかなる適切なパルス・エネルギーというパルス・エネルギーを備えるパルスを含んでも良い。他の例として、出力光線１２５は、約１０Ｗ、１００Ｗ、１ｋＷ、５ｋＷ、１０ｋＷ、または、他のいかなる適切なピーク・パワーというピーク・パワーを備えるパルスを含んでも良い。４００ｐｓの持続時間及び１μＪのパルス・エネルギーを備える光パルスは、約２．５ｋＷのピーク・パワーを有する。もし、パルス繰り返し周波数が５００ｋＨｚであれば、１μＪパルスを備える出力光線１２５の平均パワーは、約０．５Ｗである。
実施形態では、光源１１０は、例えば、ファブリ・ペロー・レーザー・ダイオード、量子井戸型レーザー、分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザー、分布型帰還（ＤＦＢ）レーザー、又は、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）等のレーザー・ダイオードを含んでも良い。例として、光源１１０は、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）レーザー・ダイオード、インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）レーザー・ダイオード、又は、インジウムガリウム砒素リン（ＩｎＧａＡｓＰ）レーザー・ダイオードを含んでも良い。実施形態では、光源１１０は、約１４００から１６００ｎｍまでのピーク放射波長を備えるパルス・レーザー・ダイオードを含んでも良い。例として、光源１１０は、電流変調され、光パルスを生成するレーザー・ダイオードを含んでも良い。実施形態では、光源１１０は、１つ以上の光増幅器の段階により後続されるパルス・レーザー・ダイオードを含んでも良い。例として、光源１１０は、単一段階又は複数段階のエルビウム添加ファイバー増幅器（ＥＤＦＡ）により後続される、約１５５０ｎｍのピーク波長を備える電流変調されたレーザー・ダイオードを含むファイバー・レーザー・モジュールであっても良い。他の例として、光源１１０は、外部光変調器（例えば、電気光学変調器）により後続される連続波（ＣＷ）又はｑｕａｓｉ−ＣＷレーザー・ダイオードを含んでも良く、また、変調器の出力は、光増幅器に入力されても良い。
実施形態では、光源１１０により放射される出力光線１２５は、例えば、約０．１から３．０ミリ・ラジアン（ｍｒａｄ）までの発散である、いかなる適切な光線の発散を備える、一直線な光線であっても良い。出力光線１２５の発散は、出力光線１２５が、光源１１０又は光検出及び測距システム１００から離れて進むとき、光線のサイズ（例えば、光線の半径又は光線の直径）について増加する角度を指すことがある。実施形態では、出力光線１２５は、単一の発散値により特徴付けられる光線の発散について実質的な円形断面を有しても良い。例として、円形断面及び１ｍｒａｄの発散を備える出力光線１２５は、光検出及び測距システム１００から１００ｍの距離で約１０ｃｍである光線の直径又はスポット・サイズを有しても良い。実施形態では、出力光線１２５は、非点収差の光線であっても良く、また、実質的な楕円形断面を有しても良く、さらに、２つの発散値により特徴付けられても良い。例として、出力光線１２５は、高速軸及び低速軸を有しても良く、高速軸の発散は、低速軸の発散よりも大きい。他の例として、出力光線１２５は、２ｍｒａｄの高速軸の発散及び０．５ｍｒａｄの低速軸の発散を備える非点収差の光線であっても良い。
実施形態では、光源１１０から放射される出力光線１２５は、非偏光されていてもランダムに偏光されていても良く、また、特定の又は固定の偏光を有しなくても良く（例えば、偏光は時間と共に変化しても良く）、また、特有の偏光（例えば、出力光線１２５が直線状に偏光され、楕円状に偏光され、または、円状に偏光されても良く）を有しても良い。例として、光源１１０は、直線状に偏光された光を生成しても良く、また、光検出及び測距システム１００は、この直線状に偏光された光を円状に偏光された光に変換する１／４波長板を含んでも良い。円状に偏光された光は、出力光線１２５として送信されても良く、また、光検出及び測距システム１００は、入力光線１３５を受信しても良く、 当該入力光線１３５は、出力光線１２５と同様な態様で、実質的にまたは少なくとも部分的に円状に偏光されても良い（例えば、もし、出力光線１２５が右円偏光されるならば、入力光線１３５もまた、右円偏光されても良い。）。入力光線１３５は、光源１１０により生成される直線状に偏光された光について、直交に偏光される（例えば、右偏光）、直線状に偏光された光に変換される入力光線１３５との結果になる、同一の１／４波長板（又は、異なる１／４波長板）を通過しても良い。他の例として、光検出及び測距システム１００は、２つの偏光構成要素が別々に検出される偏光ダイバーシティ検出を用いても良い。出力光線１２５は、直線状に偏光されても良く、また、光検出及び測距システム１００は、２つのフォト・ダイオード（例えば、２つのフォト・ダイオードを含むバランスト・フォト・レシーバー）により別々に検出される２つの偏光構成要素（例えば、Ｓ偏光またはＰ偏光）に、入力光線１３５を分裂させても良い。
実施形態では、光検出及び測距システム１００ は、出力光線１２５又は入力光線１３５を調整し、成形し、濾過し、修正し、操縦し、管理するように構成された１つ以上の光構成要素を含んでも良い。例として、光検出及び測距システム１００は、１つ以上のレンズ、ミラー、フィルター（例えば、帯域通過フィルタ又は干渉フィルタ）、光線スプリッター、偏光器、偏光光線スプリッター、波長板（例えば、１／２波長板又は１／４波長板）、回折素子、または、ホログラム素子を含んでも良い。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、出力光線１２５を所望の光線直径又は発散に拡張させ、集中させ、または、一直線にする、望遠鏡、１つ以上のレンズ、または、１つ以上のミラーを含んでも良い。例として、光検出及び測距システム１００は、入力光線１３５をレシーバー１４０の活動領域へ集中させる１つ以上のレンズを含んでも良い。 他の例として、光検出及び測距システム１００ は、出力光線１２５又は入力光線１３５を操縦し、または、集中させる１つ以上の平面鏡又は曲面鏡（例えば、凹面鏡、凸面鏡、放物面鏡）を含んでも良い。例えば、光検出及び測距システム１００ は、入力光線１３５をレシーバー１４０の活動領域へ集中させる非軸放物面鏡を含んでも良い。 図１に示されるように、光検出及び測距システム１００は、ミラー１１５（金属性又は誘電体性のミラーであっても良い）を含んで良く、また、ミラー１１５は、光線１２５がミラー１１５を通過するように構成されても良い。例として、ミラー１１５ （オーバーラップ・ミラー、スーパーポジション・ミラー、又は、光線コンバイナー・ミラーを指すことがある。）は、出力光線１２５が通過するホール、スロット、アパチャを含んでも良い。 他の例として、ミラー１１５は、出力光線１２５の少なくとも８０％がミラー１１５を通過し、また、入力光線１３５の少なくとも８０％がミラー１１５により反射されるように構成されても良い。実施形態では、ミラー１１５は、出力光線１２５及び入力光線１３５が実質的に同一の光学路（反対方向にも拘わらず）に沿って進むように、実質的に同軸な出力光線１２５及び入力光線１３５を備えても良い。
実施形態では、光検出及び測距システム１００は、１つ以上の方向に射程に沿って出力光線１２５を操縦するスキャナー１２０含んでも良い。例として、スキャナー１２０は、１つ以上の軸について角度ある態様で、回転し、傾転し、摺動し、摺動し、または、移動するように構成された１つ以上のスキャニング・ミラーを含んでも良い。 実施形態では、フラット・ミラーは、特有の角度範囲に亘ってミラーを走査するスキャナーのアクチュエータ又は機構に取り付けられても良い。例として、スキャナー１２０ は、ガルバノメーター・スキャナー、共鳴スキャナー、ピエゾ・アクチュエータ、多角型スキャナー、回転型プリズム・スキャナー、ボイス・コイル・モータ、ＤＣモータ、ステッピング・モータ、又は、微小電気機械（ＭＥＭＳ）デバイス、または、他のいかなる適切なアクチュエータ又は機構を含んでも良い。実施形態では、スキャナー１２０は、５度の角度範囲、２０度の角度範囲、３０度の角度範囲、６０度の角度範囲、又は、他のいかなる適切な角度範囲に亘って出力光線１２５を走査するように構成されても良い。例として、スキャニング・ミラーは、１５度の角度範囲に亘って周期的に回転するように構成されても良く、３０度の角度範囲（例えば、スキャニング・ミラーによるΘ度の回転が、出力光線１２５の２Θ度の走査という結果になる。）で走査する出力光線１２５という結果になる。実施形態では、光検出及び測距システム１００の視野（ＦＯＲ）は、光検出及び測距システム１００が距離情報を走査し、又はキャプチャするように構成されても良い領域又は角度範囲を指すことがある。例として、３０度のスキャニング範囲を備える出力光線１２５を有する光検出及び測距システム１００ は、３０度の角視野を指すことがある。他の例として、３０度の範囲に亘って回転するスキャニング・ミラーを有する光検出及び測距システム１００は、６０度の範囲（例えば、６０度ＦＯＲ）に亘って走査する出力光線１２５を生成しても良い。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、約１０°、２０°、４０°、６０°、１２０°、又は、他のいかなる適切なＦＯＲというＦＯＲを有しても良い。
実施形態では、スキャナー１２０は、出力光線１２５を水平方向及び垂直方向に走査するように構成されても良く、また、光検出及び測距システム１００は、水平方向に沿った特有のＦＯＲ、及び、垂直方向に沿った他の特有のＦＯＲを有しても良い。例として、光検出及び測距システム１００は、１０°から１２０°までの水平のＦＯＲ及び２°から４５°までの垂直のＦＯＲを有しても良い。実施形態では、スキャナー１２０は、第１のミラー及び第２のミラーを含んでも良く、第１のミラーは、出力光線１２５を第２のミラーの方へ向け、第２のミラーは、出力光線１２５を射程に沿って向ける。例として、第１のミラーは、出力光線１２５を第１の方向に沿って走査し、第２のミラーは、出力光線１２５を、実質的に第１の方向に直交する第２の方向に沿って走査する。他の例として、第１のミラーは、出力光線１２５を、実施的に水平方向に沿って走査しても良く、また、第２のミラーは、出力光線１２５を、実施的に垂直方向に（即ち、反対に）走査しても良い。実施形態では、スキャナー１２０は、光線スキャナー、光スキャナー、または、レーザー ・スキャナーを指すことがある。
実施形態では、１つ以上のスキャニング・ミラーは、コントローラ１５０に通信可能に結合されて良く、コントローラ１５０は、所望の方向に射程に沿って、又は、所望の走査パターンで、出力光線１２５を案内するように、スキャニング・ミラーを制御しても良い。実施形態では、走査パターン（光走査パターン、光走査経路、又は、走査経路を指すことがある。）は、出力光線１２５が沿って向かうパターン又は経路と呼ばれても良い。例として、スキャナー１２０ は、出力光線１２５を、６０°の水平のＦＯＲ及び２０°の垂直のＦＯＲに亘って、走査するように構成された２つのスキャニング・ミラー含んでも良い。２つのスキャニング・ミラーは、６０°×２０°のＦＯＲを実質的にカバーする走査経路を後続するように制御されても良い。例として、走査経路は、６０°×２０°のＦＯＲを実質的にカバーする画素を備えるポイント・クラウドという結果になっても良い。画素は、約６０°×２０°のＦＯＲに亘って概ね均等に分配されても良い。代わりに、画素は、特有の不均一な分布（例えば、画素は、６０°×２０°のＦＯＲの全て又は一部に亘って分配されても良い。）を有しても良く、また、画素は、６０°×２０°の１つ以上の特有の領域に、より高い密度を有しても良い。
実施形態では、レシーバー１４０は、フォト・レシーバー、光レシーバー、光センサー、検出器、フォト検出器、又は、光検出器を指すことがある。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、入力光線１３５の少なくとも一部を受信し又は検出し、また、入力光線１３５に対応する電気信号を生成するレシーバー１４０を含んでも良い。例として、もし、入力光線１３５が光パルスを含むならば、レシーバー１４０は、レシーバー１４０により検出された光パルスに対応する電流または電圧を生成しても良い。他の例として、レシーバー１４０は、１つ以上のアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）、または、１つ以上の 単一光子アバランシェ・ダイオード（ＳＰＡＤ）を含んでも良い。他の例として、レシーバー１４０は、１つ以上のＰＮフォト・ダイオード（例えば、ｐ型半導体及びｎ型半導体により形成されたフォト・ダイオード構造）、または、１つ以上の ＰＩＮフォト・ダイオード（例えば、ｐ型領域及びｎ型領域間に位置するドープされていない真性半導体領域により形成されるフォト・ダイオード構造）を含んでも良い。レシーバー１４０は、シリコン、ゲルマニウム、又は、インジウムガリウム砒素を含む活性領域又はアバランシェ増幅領域を有しても良い。レシーバー１４０の活性領域は、例えば、約５０から５００μｍまでの直径又は幅等の、いかなる適切なサイズを有しても良い。実施形態では、レシーバー１４０は、信号増幅、サンプリング、フィルタリング、信号調整、アナログ・デジタル変換、時間デジタル変換、パルス検出、閾値検出、立上りエッジ検出、または、立下りエッジ検出を行う回路を含んでも良い。例として、レシーバー１４０は、受信した光電流（例えば、受信した光信号に応答してＡＰＤにより生成された電流）を電圧信号に変換するトランスインピーダンス増幅器を含んでも良い。電圧信号は、パルス検出回路へ送られても良く、パルス検出回路は、受信された光パルスの１つ以上の特性 (例えば、立上りエッジ、立下りエッジ、振幅、又は、持続時間) に対応する、アナログ又はデジタルの出力信号１４５を生成する。例として、パルス検出回路は、デジタル出力信号１４５を生成するための時間デジタル変換を行っても良い。電気出力信号１４５は、処理または分析（例えば、受信された光パルスに対応する飛行時間値を決定）を行うコントローラ１５０へ送られても良い。
実施形態では、コントローラ１５０は、光源１１０、スキャナー１２０、または、レシーバー１４０に、電気的に又は通信可能に結合されても良い。例として、コントローラ１５０は、光源１１０からの電気的トリガのパルス又はエッジを受信しても良く、各パルス又は各エッジは、 光源１１０による光パルスの放射に対応する。他の例として、コントローラ１５０は、光源１１０に、光源１１０が光パルスを生成すべきときを示す指示、制御信号、又は、トリガ信号を提供しても良い。コントローラ１５０は、電気的パルスを含む電気的トリガ信号を送っても良く、各電気的パルスは、光源１１０による光パルスの放射という結果になる。実施形態では、光源１１０により生成される光パルスの、周波数、期間、持続時間、パルス・エネルギー、ピーク・パワー、平均パワー、または、波長は、コントローラ１５０により提供される指示、制御信号、トリガ・パルスに基づき調整されても良い。実施形態では、コントローラ１５０は、 光源１１０ 及びレシーバー１４０に結合されても良く、 コントローラ１５０は、いつ光パルスが光源１１０により放射されたか、及び、いつパルスの一部（例えば、入力光線１３５）がレシーバー１４０により検出され又は受信されたか、に関連するタイミング情報に基づき、光パルスの飛行時間値を決定しても良い。実施形態では、コントローラ１５０は、信号増幅、サンプリング、フィルタリング、信号調整、アナログ・デジタル変換、時間デジタル変換、パルス検出、閾値検出、立上り検出、または、立下り検出を行う回路を含んでも良い。
実施形態では、光検出及び測距システム１００は、１つ以上の射程に沿った対象物１３０までの距離を決定するために使用されても良い。視野に亘って光検出及び測距システム１００を走査することにより、当該システムは、視野内での複数のポイントまでの距離をマッピングするために使用されることができる。深さがマッピングされたポイントの各々は、画素を指すことがある。連続してキャプチャーされた画素（深度マップ、ポイント・クラウド、または、フレームと呼ばれることがある）を収集することは、画像として行われても良く、また、対象物を識別し又は検出するために、或いは、ＦＯＲの範囲内で、対象物の形状若しくは距離を決定するために、分析されても良い。例として、深度マップは、水平に６０°まで広がり、また、垂直に１５°まで広がる視野をカバーしても良く、また、深度マップは、水平方向に１００から２０００までの画素であり、かつ、垂直方向に４から４００までの画素であるフレームを含んでも良い。
実施形態では、光検出及び測距システム１００は、約０．１フレーム／秒（ＦＰＳ）から約１０００ＦＰＳまでの間でのいかなる適切なフレーム・レートで、視野のポイント・クラウドを繰り返しキャプチャーし又は生成するように構成されても良い。例として、光検出及び測距システム１００は、約０．１ＦＰＳ、０．５ＦＰＳ、１ＦＰＳ、２ＦＰＳ、５ＦＰＳ、１０ＦＰＳ、２０ＦＰＳ、１００ＦＰＳ、５００ＦＰＳ、１０００ＦＰＳのフレーム・レートで、ポイント・クラウドを生成しても良い。他の例として、光検出及び測距システム１００は、５×１０５パルス／秒（例えば、システムは、５００、０００画素距離／秒を決定しても良い。）のレートで光パルスを生成するように、また、１０００×５０画素のフレーム（例えば、５０、０００画素／フレーム）を走査するように構成されても良く、１０フレーム／秒（例えば、１０ポイント・クラウド／秒）のポイント・クラウド・フレーム・レートに対応する。実施形態では、ポイント・クラウド・フレーム・レートは、実質的に固定されても良く、また、ポイント・クラウド・フレーム・レートは、動的に調整可能であっても良い。例として、光検出及び測距システム１００は、特有の フレーム・レート (例えば、１Ｈｚ)で、 １つ以上のポイント・クラウドをキャプチャーしても良く、また、異なるフレーム・レート (例えば、１０Ｈｚ)で、１つ以上のポイント・クラウドをキャプチャーするために切り替っても良い。より遅いフレーム・レート（例えば、１Ｈｚ）は、高い分解度の１つ以上のポイント・クラウドをキャプチャーするために使用されても良く、また、より速いフレーム・レート（例えば、１０Ｈｚ）は、より低い複数の解像度のポイント・クラウドを速くキャプチャーするために使用されても良い。
実施形態では、 光検出及び測距システム１００は、視野の範囲内で１つ以上の対象物１３０までの距離を感知し、識別し、決定するように構成されても良い。例として、光検出及び測距システム１００は、対象物１３０までの距離を決定しても良く、対象物１３０の全てまたは一部は、光検出及び測距システム１００の視野の範囲内に含まれる。実施形態では、対象物１３０ は、光検出及び測距システム１００について移動し又は静止している対象の全てまたは一部を含んでも良い。例として、対象物１３０は、道路、縁石、若しくは、停止している車の中または近くにある、または、道路、ユーティリティポール、住宅、建物、ごみ箱、メールボックス、木、他のいかなる適切な対象、または、２つ以上の全て若しくは部分のいかなる適切な組み合わせの上又は近くにある、人、車、オートバイ、トラック、電車、自転車、車いす、歩行者、動物、道路標識、信号機、車線標識、路面標示、駐車スペース、鉄塔、ガードレール、交通バリア、ポットホール、踏切、障害物の全て又は一部を含んでも良い。
実施形態では、１つ以上の光検出及び測距システム１００は、車に統合されても良い。例として、複数の光検出及び測距システム１００は、車に統合され、車の周りの完全な３６０度の水平のＦＯＲを提供しても良い。他の例として、６〜１０台の光検出及び測距システム１００は、各システムは、４５度から９０度までの水平のＦＯＲＯを有しており、３６０度の水平のＦＯＲをカバーするポイント・クラウドを提供する感知システムを形成すべく、一緒に組み合わせられても良い。光検出及び測距システム１００は、隣接するＦＯＲが、空間のまたは角度の重複の量を有し、複数の光検出及び測距システム１００からのデータが、単一のまたは連続する３６０度のポイント・クラウドを形成すべく組み合わせられまたは結合されるように適応されても良い。例として、各光検出及び測距システム１００のＦＯＲは、隣接するＦＯＲと約１から１５度までの重複を有しても良い。実施形態では、車は、人または貨物を輸送すべく構成された移動機械を指すことがある。例えば、車両は、乗用車、動力車両、トラック、バス、バン、トレーラー、オフロード車、農業車両、芝刈り機、建設機械、ゴルフカート、モーターホーム、タクシー、オートバイ、スクーター、自転車、スケートボード、電車、スノーモービル、（例えば、船舶またはボート）、航空機（例えば、固定翼航空機、ヘリコプター、または飛行機）、または宇宙船を含んでも良く、その形をしても良く、そのように呼ばれても良い。実施形態では、車は、車に推進力を提供する内燃機関または電気モータを含んでも良い。
実施形態では、１つ以上の光検出及び測距システム１００は、運転中の車のドライバーを支援する先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）の一部として、車に含まれても良い。例えば、光検出及び測距システム１００は、ドライバーに情報またはフィードバックを提供し（例えば、ドライバーに、起こり得る問題または危険を警告する）、また、衝突または事故を回避すべく車の一部（例えば、制動システムまたはステアリングシステム）を自動的に制御するＡＤＡＳの一部であっても良い。光検出及び測距システム１００は、適応型巡航制御、自動制動、自動駐車、衝突回避を提供し、運転者に危険または他の車両を警告し、車を正しい車線に維持し、また、もし、対象物または他の車が盲点にいるならば、警告を提供する車両ＡＤＡＳの一部であっても良い。
実施形態では、１つ以上の光検出及び測距システム１００は、自動車両運転システムの一部として、車に統合されても良い。例として、光検出及び測距システム１００は、自立型車両の運転システムの周辺環境についての情報を提供しても良い。自立型車両運転システムは、周辺環境について光検出及び測距システム１００から情報を受信し、受信した情報を分析し、車両運転システム（例えば、ステアリング・ホイール、アクセル、ブレーキ、または方向指示器）に制御信号を提供する １つ以上のコンピュータ・システムを含んでも良い。例として、自立型車両に統合された光検出及び測距システム１００は、０．１秒毎（例えば、ポイント・クラウドは、１０Ｈｚ更新レートを有し、１０フレーム／秒を示す）のポイント・クラウドを備える自立型車両運転システムを提供しても良い。自立型運転システムは、受信したポイント・クラウドを分析し、対象物１３０及び各々の距離、速度を感知し識別しても良く、自立型車両運転システムは、この情報に基づき制御信号を更新しても良い。例として、もし、光検出及び測距システム１００が、減速しているまたは停止している前方の車を検知したとき、自立型車両運転システムは、指示を送ることにより、アクセルを解放し、ブレーキを適用しても良い。
実施形態では、自立型車両は、自律車、無人運転車、自家用車、ロボット車、または無人車両を指すことがある。実施形態では、自立型車両は、その環境を検知し、人間の入力が殆どまたは全くなく、ナビゲートしまたは駆動するように構成された車両を指すことがある。例として、自立型車両は、いかなる適切な場所に運転し、ドライバーがいつでも車を制御することを期待されることなく、運転の全体中にすべての安全に重要な機能（例えば、運転、ステアリング、制動、駐車）を制御しまたは実行するように構成されても良い。他の例として、自律型車両は、特有の環境（例えば、高速道路）でドライバーが運転タスクからドライバーの注意を安全に離すようにすることができ、自律型車両は、ドライバーに入力または注意を殆どまたは全く要求することなく、全てのしかし少しの環境で車を制御しても良い。
実施形態では、自立型車両は、車にいるドライバーと共に運転するように構成されても良く、また、自立型車両は、ドライバーが不在で車を運転するように構成されても良い。例として、自立型車両は、制御（例えば、ステアリング・ホイール、アクセル・ペダル、ブレーキ・ペダル）に関連する運転席を含んでも良く、車両は、運転席に人が居ることなく、また、運転席に居る人から入力を殆どまたは全く無く、運転するように構成されても良い。他の例として、自立型車両は、運転席または関連する運転者の制御装置を含まなくてもよく、また、車両は、人間による入力無しに、実質的に全ての運転機能（例えば、運転、ステアリング、ブレーキ、駐車、ナビゲート）を行っても良い。他の例として、自立型車両は、運転者無し動作しても良く（例えば、車両は、車両に運者が居なくとも、乗客または貨物を輸送するように構成されても良い。）。他の例として、自立型車両は、乗客無しに動作しても良い（例えば、車両は、車両に搭乗する乗客が居ることなく、貨物を輸送するように構成されても良い。）。
図２は、光検出及び測距システム１００により生成される走査パターン２００の例を示す。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、１つ以上の特有の走査パターン２００に沿って出力光線１２５を走査するように構成されても良い。実施形態では、走査パターン２００は、いかなる適切な水平のＦＯＲ（ＦＯＲＨ）及びいかなる適切な垂直のＦＯＲ（ＦＯＲＶ）を有しても良い。例えば、走査パターン２００は、４０°×３０°、９０°×４０°、または６０°×１５°の視野（例えば、ＦＯＲＨ×ＦＯＲＶ）を有しても良い。他の例として、走査パターン２００は、１０°、２５°、３０°、４０°、６０°、９０°または１２０°以上のＦＯＲＨを有しても良い。他の例として、走査パターン２００は、２°、５°、１０°、１５°、２０°、３０°、または４５°以上ＦＯＲＶを有しても良い。図２の例では、参照線２２０は、走査パターン２００の視野の中心を示す。実施形態では、参照線２２０は、例えば、０°の水平角（例えば、参照線２２０は、前方に真っ直ぐ向かわされても良い。）、及び、０°の垂直角（例えば、参照線２２０は、０°の傾きを有しても良い。）のいかなる適切な方向を有しても良く、また、参照線２２０は、０以外の水平角または０以外の傾き（例えば、＋１０°又は−１０°の垂直角）を有しても良い。図２で、もし、走査パターン２００が６０°×１５°の視野を有すれば、走査パターン２００は、参照線２２０についての±３０°の水平範囲、及び、参照線２２０についての±７．５度の垂直範囲をカバーする。更に、図２の光線１２５は、参照線２２０について、水平に約−１５度、垂直に＋３°の傾きを有する。光線１２５は、参照線２２０について、−１５°の方位角、および、＋３°の高位を有することを指すことがある。実施形態では、方位角（方位の角を指すことがある。）は、参照線２２０について水平の角を示しても良く、高位（高位の角、標高、または標高の角を指すことがある。）は、参照線２２０についての垂直の角を示しても良い。
実施形態では、走査パターン２００は、複数の画素２１０を含んでも良く、各画素２１０は、１つ以上の レーザー・パルス、及び、１つ以上の対応する距離の大きさに関連しても良い。実施形態では、走査パターン２００のサイクルは、ＰＸ×ＰＹの画素２１０の合計（例えば、ＰＸ×ＰＹという二次元分布）を含んでも良い。例として、走査パターン２００は、水平方向に沿う約１００から２０００個までの画素２１０、及び、垂直方向に沿う約４から４００個までの画素２１０の次元の分布を含んでも良い。他の例として、走査パターン２００は、走査パターン２００の６４、０００画素／サイクルの合計のために、水平方向に沿う１０００個の画素２１０と垂直方向（例えば、フレーム・サイズは、１０００×６４画素である）に沿う６４個の画素２１０との分布を含んでも良い。実施形態では、水平方向に沿う画素２１０の個数は、走査パターン２００の水平の解像度を指すことがあり、垂直方向に沿う画素２１０の数は、垂直の解像度を指すことがある。例として、走査パターン２００は、１００個以上の画素２１０の水平の解像度、及び、４個以上の画素２１０の垂直の解像度を有しても良い。他の例として、走査パターン２００は、１００から２０００個までの画素２１０の水平の解像度、及び、４から４００個までの画素２１０の垂直の解像度を有しても良い。
実施形態では、各画素２１０は、距離（例えば、関連するレーザー・パルスが散乱した対象物１３０の一部までの距離）、または、１つ以上の角度の値に関連しても良い。例として、画素２１０は、光検出及び測距システム１００について画素２１０の角度の位置を示す距離の値及び２つの角度の値（例えば、方位角及び高位）に関連しても良い。対象物１３０の一部までの距離は、対応するパルスについての飛行時間の大きさに少なくとも部分的に基づき決定されても良い。角度の値（例えば、方位角または高位）は、出力光線１２５（例えば、対応するパルスが光検出及び測距システム１００から放射されるとき）の角度（例えば、参照線２２０について）、または、入力光線１３５（例えば、入力信号が光検出及び測距システム１００により受信されるとき）の角度に対応しても良い。実施形態では、角度の値は、スキャナー１２０の構成要素の位置に少なくとも部分的に基づき決定されても良い。例として、画素２１０に関連する方位角または高位は、スキャナー１２０の、１つ以上の対応するスキャニング・ミラーの角度位置から決定されても良い。
図３は、レーザー３００、センサー３１０、及び、レーザー・センサー・リンク３２０を含む光検出及び測距システム１００を例示する。実施形態では、レーザー ３００は、光のパルスを放射するように構成されても良く、レーザー・システム、レーザー・ヘッド、または、光源を指すことがある。実施形態では、レーザー３００は、図１に図示され、上述された光源１１０の一部であり、光源１１０と近似し、または、実質的に同じであっても良い。更に、図３の光検出及び測距システム１００は、図１の光検出及び測距システム１００のそれらと類似な構成要素（例えば、ミラー１１５、 スキャナー１２０、 レシーバー１４０、またはコントローラ１５０)を含んでも良い。図３の例では、レーザー３００は、レーザー・センサー・リンク３２０（リンクを指すことがある。）により、離れて配置されたセンサー３１０に結合される。実施形態では、センサー３１０は、センサー・ヘッドを指すことがあり、また、ミラー１１５、スキャナー１２０、 レシーバー１４０、または、コントローラ１５０を含んでも良い。例として、レーザー３００は、光学増幅器が後続するパルス・レーザー・ダイオード（例えば、パルスＤＦＢレーザー）を含んでも良く、レーザー３００からの光は、遠隔に位置するセンサー３１０におけるスキャナー１２０に、レーザー・センサー・リンク３２０の光ファイバーにより、運ばれても良い。レーザー・センサー・リンク３２０の長さ、即ち、レーザー３００とセンサー３１０との間の離れた距離は、約０．５ｍ、１ｍ、２ｍ、５ｍ、１０ｍ、２０ｍ、５０ｍ、１００ｍ、または、他のいかなる適切な距離であっても良い。
図４は、光検出及び測距システム１００を示し、当該システムでは、レーザー・センサー・リンク３２０は、レーザー３００及びセンサー３１０の間に結合された光学的リンク３３０および電気的リンク３５０を含む。図４の光検出及び測距システム１００は、センサー・ヘッド３１０から離れて配置された光源（例えば、レーザー３００）を含み、センサー・ヘッド３１０は、他の光検出及び測距システムの構成要素（例えば、出力コリメータ３４０、ミラー１１５、スキャナー１２０、及び、コントローラ１５０）を含む。実施形態では、レーザー・センサー・リンク３２０は、光源（例えば、レーザー３００）とセンサー・ヘッド３１０との間の光学的または電気的な接続を提供するケーブル・ハーネス、電線管、または、アセンブリを指すことがある。レーザー・センサー・リンク３２０は、いかなる適切な長さ（例えば、０．５ｍ、１ｍ、２ｍ、５ｍ、１０ｍ、２０ｍ、５０ｍ、または１００ｍ以上）を有しても良く、また、レーザー３００からセンサー３１０へ、または、センサー３１０からレーザー３００へ、光学的または電気的な信号を送るために用いられても良い。レーザー・センサー３２０は、いかなる適切な数の光学的リンク３３０（例えば、０、１、２、３、５、または１０個の光学的リンク３３０）、または、他のいかなる数の電気的リンク３５０（例えば、０、２、３、５、または１０個の電気的リンク３５０を含んでもよい。図４では、レーザー・センサー・リンク３２０は、レーザー３００から出力コリメータ３４０までの１つの光学的リンク３３０、および、レーザー３００とコントローラ１５０とを接続する１つの電気的リンク３５０を含む。レーザー・センサー・リンク３２０の、各光学的リンク３３０及び各電気的リンク３５０は、例えば、約０．５ｍ、１ｍ、２ｍ、５ｍ、１０ｍ、２０ｍ、５０ｍ、または、１００ｍのいかなる適切な長さを有しても良い。例として、レーザー３００及びセンサー３１０は、約４ｍ離れて位置しても良く、レーザー３００からセンサー３１０へ光を運ぶファイバー光学ケーブル３３０は、４ｍ以上の長さを有しても良い。
実施形態では、光学的リンク３３０は、レーザー３００とセンサー３１０との間で、光を運び、搬送し、輸送し、送信する光ファイバー（ファイバー光学ケーブルまたはファイバーを指すことがある。）を含んでも良い。例として、光学的リンク３３０（ファイバー光学リンクまたはファイバー・リンクを指すことがある。）は、他のいかなる適切なタイプの光ファイバー、例えば、単一モード・ファイバー（ＳＭ）、マルチ・モード・ファイバー（ＭＭ）、ラージ・モード・エリア・ファイバー（ＬＭＡ）、偏光維持ファイバー（ＰＭ）、フォトニック結晶またはフォトニック・バンドギャップのファイバー、利得ファイバー（例えば、光学増幅器に用いられる希土類ドープ光学ファイバー）、または、それらの他のいかなる適切な組み合わせを含んでも良い。他の例として、光学的リンク３３０は、約８μｍ直径のコア及び約１２５μｍの直径のクラッドを備えるガラスＳＭファイバーを含んでも良い。他の例として、光学的リンク３３０は、ガラス・ファイバーの長さに沿って分布された空気穴の配置により制限され、また、案内されるフォトニック結晶ファイバーまたはフォトニック・バンドギャップ・ファイバーを含んでも良い。実施形態では、光学的リンク３３０は、出力コリメータ３４０に結合され、取り付され、終端されたファイバー光学ケーブルを含んでも良い。図４では、光学的リンク３３０は、光パルス（レーザー３００により放射される）をセンサー・ヘッド３１０へ運び、また、光学リンク３３０は、出力コリメータ３４０で終端される。出力コリメータ３４０は、ファイバー光学ケーブル３３０から光を受信し、自由空間光線１２５を生成するレンズまたはファイバー光学コリメータを含んでも良い。図４では、出力コリメータ３４０は、光学的リンク３３０によりレーザー３００から運ばれる光パルスを受信し、光パルスを含む自由空間光線１２５を生成する。出力コリメータ３４０は、自由空間光線１２５を、ミラー１１５を通じてスキャナー１２０に向ける。
実施形態では、電気的リンク３５０は、レーザー３００とセンサー３１０との間で、電力、または、１つ以上の電気信号を伝達し、または、送信する電気的な線またはケーブルを含んでもよい。実施形態では、電気的リンク３５０は、センサー３１０からレーザー３００へ電気信号を伝達しても良く、また、その反対も同様である。例として、レーザー３００は、レーザー３００に電力を供給する電源または電力変換装置を含んでも良く、さらに、電源または電力変換装置は、１つ以上の電気的リンク３５０を介して、センサー３１０の１つ以上の構成要素（例えば、スキャナー１２０、レシーバー１４０、またはコントローラ１５０）にパワーを提供しても良い。
実施形態では、電気的リンク３５０は、レーザー３００からセンサー３１０へ１つ以上の電気信号を伝達しても良く、その反対も同様である。電気信号は、アナログまたはデジタルの信号の形式で、データまたは情報を含んでも良い。例として、電気リンク３５０は、レシーバー１４０またはコントローラ１５０から、レーザー３００に配置されたコントローラまたはプロセッサへ、アナログまたはデジタルの信号を送信するように構成された、同軸ケーブルまたはツイスト・ペア・ケーブルを含んでも良い。他の例として、電気的リンク３５０は、レーザー３００に配置されたコントローラまたはプロセッサから、センサ３１０へ、スキャナー１２０のための指示または駆動信号を伝達しても良い。他の例として、コントローラまたはプロセッサの全てまたは一部は、レーザー３００に配置されても良く、また、１つ以上の電気リンク３５０は、センサ３１０に配置されたスキャナー１２０、レシーバー１４０、またはコントローラ１５０へ／から信号を伝達しても良い。他の例として、電気リンク３５０は、センサー３１０からレーザー３００へ連動信号を供給しても良い。もし、コントローラ１５０が、光検出及び測距システム１００について問題を示す欠陥状態を検出すれば、コントローラ１５０は、レーザー３００が、シャットダウンし、光の放射を停止し、または、放射された光のパワーまたはエネルギーを低減することを示す連動線（例えば、５Ｖから０Ｖまで）上の電圧を変化させても良い。欠点状態は、スキャナー１２０の失敗により、レシーバー１４０の失敗により、または、センサー３１０の閾値距離の範囲内（例えば、０．１ｍ、０．５ｍ、１ｍ、５ｍ、または他のいかなる適切な距離の範囲内）に来る人または対象物によって、きっかけにされても良い。
実施形態では、センサー・ヘッド３１０は、センサー・ヘッド３１０の視野に亘って光パルスを走査するように構成されたスキャナー１２０を含んでも良い。走査された光パルスは、レーザー３００により放射され光パルスを含んでも良く、また、光学的リンク３２０のファイバー光学ケーブル３３０により、レーザー３００からセンサー３１０へ伝達された光パルスを含んでも良い。実施形態では、センサー・ヘッド３１０は、センサー・ヘッド３１０から射程に沿って配置された対象物１３０により散乱され又は反射された、走査された光パルスの少なくとも一部を検出するように構成されたレシーバー１４０を含んでも良い。対象物１３０は、センサー・ヘッド３１０の視野内に少なくとも部分的に含まれても良く、また、光検出及び測距システム１００の最大範囲ＲＭＡＸ以下であるセンサー・ヘッド３１０からの距離Ｄに配置されても良い。実施形態では、光検出及び測距システム１００ の最大範囲（最大距離を指すことがある。）は、光検出及び測距システム１００が光検出及び測距システム１００ の視野に現れる対象物を検知し、または、識別するように構成された最大距離を指すことがある。光検出及び測距システム１００の最大範囲は、例えば、２５ｍ、５０ｍ、１００ｍ、２００ｍ、５００ｍ、または、１ｋｍ等のいかなる適切な距離であっても良い。例として、２００ｍの最大範囲を備える光検出及び測距システム１００は、光検出及び測距システム１００のセンサー・ヘッド３１０から２００ｍまで離れて位置する様々な対象物１３０を検知し、識別するように構成されても良い。２００ｍの最大範囲（ＲＭＡＸ＝２００ｍ）を備える光検出及び測距システム１００については、最大範囲に対応する飛行時間は、約２・ＲＭＡＸ／ｃ≒１．３３μｓである。
実施形態では、光検出及び測距システム１００は、センサー３１０から対象物１３０までの距離Ｄを、センサー３１０から対象物１３０まで、及び、センサー３１０に戻るまで、光パルスが進む飛行時間に少なくとも部分的に基づき、決定するように構成された１つ以上のプロセッサ（例えば、コントローラ１５０）を含んでも良い。例として、コントローラ１５０は、レーザー３００またはセンサー３１０に配置されても良く、また、コントローラ１５０の一部は、レーザー３００とセンサー３１０との間に分配されて良い。他の例として、光検出及び測距システム１００は、２つ以上のプロセッサ（例えば、１つのプロセッサは、レーザー３００に配置されても良く、他のプロセッサは、センサー３１０に配置されても良い。）を含んでも良い。飛行時間の値、即ち、センサー３１０から対象物１３０までの距離は、レーザー３００又はセンサー３１０に配置されたコントローラ１５０により決定されても良い。代わりに、飛行時間の値、即ち、対象物１３０までの距離は、レーザー３００およびセンサー３１０に配置されたデバイスの組み合わせによって決定されても良い。例として、光検出及び測距システム１００の各センサー・ヘッド３１０は、レシーバー１４０から、または、レシーバー１４０のＡＰＤ若しくはＳＰＡＤからの信号を受信しまたは処理するように構成されたエレクトロニクス（例えば、電気フィルタ、トランスインピーダンス増幅器、閾値検出器、または、時間デジタル変換器（ＴＤＣ））を含んでも良い。更に、レーザー３００は、電気的リンク３５０を介してセンサー・ヘッド３１０から受信する信号に基づき、飛行時間の値、即ち、対象物１３０までの距離を決定するように構成された、処理するエレクトロニクスを含んでも良い。
光検出及び測距システム１００は、ここに記載され、また、図示されているように、２０１５年１０月１９日に出願され、”太陽光背景雑音の存在の中で改良されたＳＮ比を備える光検出及び測距システム”との表題が付けられた米国仮特許出願６２／２４３、６３３、または、２０１５年１１月５日に出願され、”高解像度の深さマッピングのための改良された走査速度を備える光検出及び測距システム”との表題が付けられた米国仮特許出願６２／２５１、６７２に記載され、図示された様々な構成要素をも含んでも良く、各出願は、参照されてここに取り込まれる。
図５は、複数のレーザー・センサー・リンク（３２０−１、３２０−２、．．．、３２０−Ｎ）の各々、及び、複数のセンサー・ヘッド（３１０−１、３１０−２、．．．、３１０−Ｎ）に結合されたレーザー３００を備える光検出及び測距システム１００を例示する。実施形態では、各レーザー・センサー・リンク３２０は、対応するセンサー・ヘッド３１０にレーザー３００を結合させても良く、また、各レーザー・センサー・リンク３２０は、レーザー３００から対応するセンサー・ヘッド３１０へ光パルスを伝達するように構成された光学的リンク３３０を含んでも良い。図５では、レーザー・センサー・リンク３２０−１から３２０−Ｎまでは、それぞれ、１ｍ以上の長さを有するファイバー光学ケーブルを含んでもよい。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、１、２、４、６、８、１０、２０個または、他のいかなる適切な数のセンサー・ヘッド３１０に結合されたレーザー３００を含んでも良い。図５では、光検出及び測距システム１００は、レーザー３００をＮ個のそれぞれのセンサー・ヘッド３１０に結合させるＮ個のレーザー・センサー・リンク３２０を含む。図５では、レーザー・センサー・リンク３２０−１は、レーザー３００をセンサー３１０−１に結合させ、レーザー・センサー・リンク３２０−２は、レーザー３００をセンサー３１０−２に結合させ、レーザー・センサー・リンク３２０−Ｎは、レーザー３００をセンサー３１０−Ｎに結合させる。実施形態では、各レーザー・センサー・リンク３２０は、対応するセンサー・ヘッド３１０へ、レーザー３００により放射される光パルスの少なくとも一部を伝達するように構成されても良い。例として、図５では、光検出及び測距システム１００は、６つのレーザー・センサー・リンク３２０、及び、６つのセンサー３１０（例えば、Ｎ＝６）を含んでも良く、また、レーザー３００から放射された各パルスは、６つのセンサー・ヘッド３１０の間で分割されても良い。他の例として、レーザー３００により放射される各パルスは、各センサー・ヘッドがレーザー３００により放射される６個毎のパルスのうちの１つを受信するように、特有のセンサー・ヘッドに向けられても良い（例えば、１個め、７個め、１３個めのパルスが、センサー３１０−１に伝達されても良く、また、２個め、８個め、１４個めのパルスが、センサー３１０−２に伝達されても良い。）。
図６は、複数のレーザー・センサー・リンク３２０によりレーザー３００に結合された複数のセンサー・ヘッド３１０を備えるレーザー３００を含む光検出及び測距システムを例示する。実施形態では、各レーザー・センサー・リンク３２０は、１つ以上の光学的リンク３３０または電気的リンク３５０を含んでも良い。例として、各レーザー・センサー・リンク３００は、対応するセンサー・ヘッド３１０に、レーザー３００により放射された光のパルスの少なくとも一部を伝達するように構成された光学的リンク３３０を含んでも良い。更に、各センサー・ヘッド３１０は、対応する光学的リンク３３０により、レーザー３００からセンサー・ヘッド３１０へ伝達された光パルスを走査するように構成されたスキャナー１２０を含んでも良い。他の例として、各レーザー・センサー・リンク３２０は、レーザー３００と、対応するセンサー・ヘッド３１０との間で電力または信号を伝達する１つ以上の電気的リンク３５０を含んでも良い。
実施形態では、光検出及び測距システム１００は、車両に組み込まれても良く、また、センサー・ヘッド３１０は、車両の周りの環境の３０度以上の視界を与えるように配置され、位置付けられても良い。例として、複数のセンサー・ヘッド３１０を備える光検出及び測距システム１００は、約３０°、４５°、６０°、９０°、１２０°、１８０°、２７０°、または、３６０°の車両の周りの水平の視野を提供しても良い。各センサー・ヘッド３１０は、バンパー、フェンダー、グリル、サイド・パネル、スポイラー、屋根、ヘッドライト・アセンブリ、テールライト・アセンブリ、リアビュー・ミラー・アセンブリ、フード、トランク、窓、または 車両の他のいかなる適切な部分に取り付けられ、また、組み込まれても良い。図６の例では、４個のセンサー・ヘッド３１０は、車両（例えば、センサー・ヘッドは、ライト・アセンブリ、サイドパネル、バンパー、フェンダーに組み込まれても良い。）４個のコーナーにまたはその近くに配置され、また、レーザー３００は、車両（例えば、トランクにまたはその近くに）の範囲内に配置されても良い。４個のセンサー・ヘッド３１０は、それぞれ、９０°から１２０°までの水平の視野（ＦＯＲ）を提供しても良く、４個のセンサー・ヘッド３１０は、それらが一緒に、車両の周りでの完全な３６０度の視界を与えるように配置されても良い。他の例として、光検出及び測距システム１００は、車両に、または、その周りに配置された６個のセンサー・ヘッド３１０を含んでも良く、各センサー・ヘッド３１０は、６０°から９０°までの水平のＦＯＲを与える。他の例として、光検出及び測距システム１００は、８個のセンサー・ヘッド３１０を含んでも良く、各センサー・ヘッド３１０は、４５°から６０°までの水平のＦＯＲを与えても良い。他の例として、光検出及び測距システム１００は、６個のセンサー・ヘッド３１０を含んでも良く、各センサー・ヘッド３１０は、約１０°の隣接するＦＯＲ間での重複を備えた、水平のＦＯＲを与える。他の例としては、光検出及び測距システム１００は、一緒に、前方に向けて、３０°以上である水平のＦＯＲを与える２個のセンサー・ヘッド３１０を含んでも良い。実施形態では、複数のセンサー・ヘッド３１０の各々からのデータは、車両の周りでの３０度以上の水平の視界をカバーするポイント・クラウドを生成すべく、一緒に組み合わされ、纏められても良い。例として、レーザー３００は、各センサー・ヘッド３１０（例えば、対応する電気的リンク３５０を介して）からデータを受信し、かつ、車両の周りの３６０度の水平の視界をカバーするポイント・クラウドを構築すべく、または、１つ以上の対象物１３０までの距離を決定すべく、受信したデータを処理するコントローラまたはプロセッサを含んでも良い。
図７は、シード・レーザー４００、及び、光をシード・レーザーから複数の光学的リンク（３３０−１、３３０−２、．．．、３３０−Ｎ）に分配させるデマルチプレクサ４１０を備えるレーザー３００を例示する。各光学的リンクは、デマルチプレクサ４１０から受信した光を対応するセンサー・ヘッドへ伝達する（例えば、光学的リンク３３０−１は、光をセンサー・ヘッド３１０−１へ伝達する等）。実施形態では、デマルチプレクサ４１０は、光学パワー・スプリッター、光学スイッチ、波長デマルチプレクサ、または、それらの他のいかなる適切な組み合わせを含んでも良い。実施形態では、シード・レーザー４００は、光パルスを生成しても良く、また、レーザー３００もまた、１つ以上の光学増幅器（図７に図示せず）を含み、シード・レーザー・パルスを増幅しても良い。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、Ｎ個の各々のセンサー・ヘッド（３１０−１、３１０−２、．．．、３１０−Ｎ）に結合されたＮ個の光学的リンク（３３０−１、３３０−２、．．．、３３０−Ｎ）を含んでも良く、また、レーザー３００は、Ｎ個の光学的リンクの間で光パルスを分配するように構成された１×Ｎ個の光学的デマルチプレクサ４１０を含んでも良い。光学的リンクに分配された光パルスは、シード・レーザー４００により直接的に放射されたパルスであっても良く、また、シード・レーザー４００により放射され、そして、１つ以上の光学増幅器により増幅されたパルスであっても良い。
実施形態では、各光学的リンク（３３０−１、３３０−２、．．．、３３０−Ｎ）は、概ね、同じ長さであっても良く、また、光学的リンクは、２つ以上の異なる長さを有しても良い。例として、各光学的リンクは、約２０ｍの長さを備えるファイバー光学ケーブルを含んでも良い。他の例として、光学的リンクは、それぞれ、特有のまたは異なる長さを備えるファイバー光学ケーブルを含んでも良い（例えば、２つの光学的リンクは、５ｍのファイバーを含んでも良く、他の２つの光学的リンクは、１０ｍのファイバーを含んでも良く、１つの光学的リンクは、２０ｍのファイバーを含んでも良い。）。実施形態では、センサー・ヘッド（３１０−１、３１０−２、．．．、３１０−Ｎ）は、互いについて実質的に同時にまたは異なる時に、光パルスを放射しても良い。例として、デマルチプレクサ４１０は、単一の光パルスをＮ個の光パルスに分けても良い。Ｎ個の光パルスは、実質的に同じ長さを有するファイバー光学ケーブルによりＮ個のセンサー・ヘッドに伝達されても良く、また、パルスは、おおむね同時にセンサー・ヘッドにより放射されても良い。他の例として、Ｎ個の光パルスは、２つ以上の長さを有するファイバー光学ケーブルによりＮ個のセンサー・ヘッドへ伝達されても良く、また異なるファイバーの長さに関連する異なる伝達時間に起因して、パルスは、異なる時に放射されても良い。他の例として、デマルチプレクサ４１０は、異なる時に異なるセンサー・ヘッドに異なる光パルスを向け、その結果、パルスは、異なる時にセンサー・ヘッドにより放射されても良い。実施形態では、各センサー・ヘッドは、他のセンサー・ヘッドから独立してパルスを放射しまた受信しても良いため、ここに記述され図示されているような光検出及び測距システム１００のオペレーションは、パルスが同期して放射されるか、パルスが相対的な同期と無関係に放射されるかに特に左右されない。
実施形態では、デマルチプレクサ４１０は、１個のファイバー光入力ポート及びＮ個のファイバー光出力ポートを備える１×Ｎ個のファイバー光スプリッタを含んでも良い。例として、光パワー・スプリッターは、２つ以上の相互に隣接するファイバーを配置し、かつ、加熱によりファイバーを溶着することにより組み立てられた１つ以上の融着バイコニカル・テーパ（ＦＢＴ）を含んでも良い。他の例として、光パワー・スプリッタは、リソグラフィー・プロセスを用いてガラス基板上に光導波管を組み立てることにより製造されたプレーナ光波回路を含んでも良い。実施形態では、パワー・スプリッターは、入力ポートで受信された各光パルスを、Ｎ個の出力ポートの各々へ送られるＮ個の光パルスへ分割するように構成された受動光素子（例えば、電子または電気のパワーを必要としない）であっても良い。１×Ｎ個の光パワー・スプリッターは、Ｎ個の各光パルスを、対応するセンサー・ヘッド（３１０−１、３１０−２、．．．、３１０−Ｎ）への送信のために、対応する光学的リンク（３３０−１、３３０−２、．．．、３３０−Ｎ）に送っても良い。
実施形態では、パワー・スプリッターは、受信された各光パルスをＮ個のパルスへ実質的に平等に分割しても良く、Ｎ個のパルスの各々は、受信された光パルスのエネルギーまたはパワーの概ね１／Ｎを有する。例として、８個のセンサー・ヘッド３１０（例えば、Ｎ＝８）を備える光検出及び測距システム１００については、１×８個のパワー・スプリッターを有するデマルチプレクサ４１０は、受信されたパルスを８個のパルスに分割しても良く、また、各パルスは、受信されたパルスのパルス・エネルギーの概ね１／８を有しても良い。もし、受信されたパルスが、８μＪのパルス・エネルギーを有すれば、８個の各パルスは、概ね１μＪのエネルギーを有しても良い。
実施形態では、パワー・スプリッターは、受信された光パルスの各々を、Ｎ個のパルス間で等しくないエネルギーまたはパワーの分布を備えるＮ個のパルスに分割しても良い。例として、６個のセンサー・ヘッド３１０を備える光検出及び測距システム１００について、パワー・スプリッターは、受信された光パルスの各々を、２個の高エネルギー・パルス、２個の中間エネルギー・パルス、及び、２個の低エネルギー・パルスに分割しても良い。各高エネルギー・パルスは、受信されたパルスのエネルギーの約２５％を有しても良く、各中間エネルギー・パルスは、受信されたパルスのエネルギーの約１５％を有しても良く、各低エネルギー・パルスは、受信されたパルスのエネルギーの約１０％を有しても良い。他の例として、８個のセンサー・ヘッド３１０を有する光検出及び測距システム１００については、パワー・スプリッターは、受信されたパルスを、４個の高エネルギー・パルス及び４個の低エネルギー・パルスに分割しても良い。各高エネルギー・パルスは、受信されたパルスのエネルギーの約１５％から２０％までを有しても良く、また、低エネルギー・パルスは、受信されたパルスの約５％から１０％までを有しても良い。等しくない態様で光パルスを分割することは、光検出及び測距システム１００が、光検出及び測距システムの性能にとってより重大なセンサー・ヘッド３１０に、高エネルギー・パルスを供給することを可能にする。例として、４個の高エネルギー・パルスは、実質的に前方に向いている（例えば、車両の進行方向に向いている）センサー・ヘッド３１０に送られても良く、また、４個の低エネルギー・パルスは、横に向いており、または、後ろに向いているセンサー・ヘッド３１０に送られても良い。高エネルギーを備える光パルスは、センサー・ヘッド３１０に、低エネルギー・パルスとの比較で相応してより長い最大範囲を与えても良い。例として、高エネルギー・パルスを備えるセンサー・ヘッド３１０は、約２００ｍの最大範囲を有しても良く、他方で、低エネルギー・パルスを備えるセンサー・ヘッド３１０は、約１００ｍの最大範囲を有しても良い。
実施形態では、デマルチプレクサ４１０は、１×Ｎ個の光スイッチを含んでも良い。例として、デマルチプレクサ４１０は、入力ファイバー光ポートで受信された光がＮ個の出力ファイバー光ポートへ選択的に向けられることを可能にするファイバー光スイッチを含んでも良い。１×Ｎ個の光スイッチは、機械的スイッチング、圧電スイッチング、熱スイッチング、液晶スイッチング、ＭＥＭＳデバイスを用いたスイッチング、またはＰＬＣの導波路間のスイッチングに基づくスイッチング機構を用いても良い。レーザー３００は、パルス繰り返し周波数ｆを備える光パルスを放射しても良く、また、１×Ｎ個の光スイッチは、Ｎ個の光学的リンク３３０（例えば、光学的リンク３３０は、レーザー３００により放射されるＮ個のパルス毎に１つのパルスを受信する。）の各々の間で、放射されたパルスを順次に切り換えても良い。各センサー３１０は、概ねｆ／Ｎのパルス繰り返し周波数を有するパルスを備える光検出及び測距の走査を行っても良い。例として、もし、レーザー３００が、３．６ＭＨｚのパルス繰り返し周波数を有し、かつ、光検出及び測距システム１００が、６個のセンサー・ヘッド３１０を有するならば、センサー・ヘッド３１０の各々は、約６００ｋＨｚのセンサー・ヘッドのパルス繰り返し周波数という結果になる６個のパルス毎に受信するであろう。入力光をＮ個の出力ポートの１つに順次に切り換えるデマルチプレクサ４１０は、一時的なデマルチプレクサを指すことがある。
実施形態では、デマルチプレクサ４１０は、波長デマルチプレクサを含んでも良く、波長デマルチプレクサは、波長スプリッター、デマックス、波長分割デマルチプレクサ（ＷＤＭ）を指すことがある。例として、デマルチプレクサ４１０は、Ｎ個の異なる波長で光を受信し、かつ、光を波長に基づきＮ個の出力ポートの１つへ向ける１×Ｎ個のファイバー光波長デマルチプレクサを含んでも良い。波長デマルチプレクサは、プリズム、回折格子、ホログラフィック・グレーティング、アレイ導波路回折格子、または１つ以上のダイクロイック・フィルタを用いて波長分割を行っても良い。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、いかなる適切な数のセンサー・ヘッド３１０間で、いかなる適切な数の異なる波長分割を用いても良い。例として、レーザー３００は、Ｎ個の異なる波長でパルスを生成しても良く、また、パルスは、波長に従って、Ｎ個の各々のセンサー・ヘッド３１０に送られても良い。他の例として、レーザー３００は、Ｎ／２の異なる波長で、パルスを生成しても良く、また、光検出及び測距システム１００は、Ｎ個のセンサー・ヘッド３１０を含んでも良い（例えば、特有の波長の各パルスが、２個のセンサー・ヘッド３１０間で分割されても良い。）。
実施形態では、レーザー３００により放射された光パルスは、Ｎ個の異なる波長を有しても良く、また、デマルチプレクサ４１０は、対応するセンサー・ヘッド３１０ヘッドの送信のために、対応する光学的リンク３３０に、特有の波長を有する各パルスを送信する波長デマルチプレクサを含んでも良い。例として、レーザー３００は、特有の波長で光を生成するように各々が構成されているＮ個のレーザー・ダイオードを含んでも良く、また、レーザー３００は、Ｎ個の異なる波長で光を生成するように構成された１個の波長調整可能なレーザーを含んでも良い。実施形態では、Ｎ個の波長は、隣接する波長間でのいかなる適切な波長の分離、例えば、約０．８ｎｍ、１．６ｎｍ、４ｎｍ、または１０ｎｍという波長の分離を有しても良い。例として、レーザー３００は、１．６ｎｍの波長の分離（例えば、１５５０．１ｎｍ、１５５１．７ｎｍ、１５５３．３ｎｍ、及び、１５５４．９ｎｍ）を備える４個の異なる波長で光を生成しても良く、また、デマルチプレクサ４１０は、４個の異なる波長の各々を、対応する光学的リンク３３０へ送信する１×４個の波長デマルチプレクサを含んでも良い。レーザー３００は、パルス繰り返し周波数ｆを備えるＮ個の異なる波長で（例えば、波長λ１、λ２、．．．、λＮでパルスの繰り返し順序）光パルスを生成しても良い。１×Ｎ個の波長デマルチプレクサは、各異なる波長を、特有のセンサー・ヘッド３１０へ送信し（例えば、各センサー・ヘッド３１０は、レーザー３００により放射されるＮ個のパルス毎に１個のパルスを受信する）、約ｆ／Ｎのセンサー・ヘッドのパルス繰り返し周波数との結果に至っても良い。例として、もし、レーザー３００が、４．８ＭＨｚのパルス繰り返し周波数を有し、８個の異なる波長（８個のセンサー・ヘッド３１０に対応する）でパルスを生成するならば、各センサー・ヘッド３１０は、８個のパルスのうちの１つを受信し、約６００ｋＨｚという各センサー・ヘッド３１０のパルス繰り返し周波数という結果になっても良い。
実施形態では、デマルチプレクサ４１０は、１つ以上の光学的パワー・スプリッター、１つ以上の光スイッチ、または、１つ以上の波長デマルチプレクサの組み合わせを含んでも良い。例として、デマルチプレクサ４１０は、ｍ個の１×Ｎ／ｍ個である光スイッチにより後続される１×ｍ個の光学的パワー・スプリッターを含んでも良い。パラメータＮ及びｍは、いかなる適切な正整数値（例えば、１、２、３、４、６、８または１０）を有して良く、Ｎは、ｍより大きい。もし、ｍ＝２かつＮ＝８であれば、デマルチプレクサ４１０は、１×４個の光スイッチに後続される１×２個のパワー・スプリッターを含む。他の例として、デマルチプレクサ４１０は、ｍ個の１×Ｎ／ｍ個である光パワー・スプリッターにより後続される１×ｍ個の光スイッチを含んでも良い。もし、ｍ＝２かつＮ＝６であるならば、デマルチプレクサ４１０は、２つの１×３個のパワー・スプリッターにより後続される１×２個の光スイッチを含む。１×２個の光スイッチは、２つの出力ポートのうちの１つへ向けられているパルス間で交互に切り替わっても良い。レーザー３００により放射される他の全てのパルスは、２つの出力ポートのうちの１つに向けられて良く、各パルスは、スイッチの出力ポートに結合された、１×３個のパワー・スプリッターのうちの１つにより、３つのパルスに分割される。他の例として、デマルチプレクサ４１０は、ｍ個の１×Ｎ／ｍ個である光パワー・スプリッターにより後続される１×ｍ個の波長スプリッターを含んでも良く、また、レーザー３００は、ｍ個の異なる波長でパルスを生成しても良い。もし、ｍ＝４かつＮ＝８であれば、デマルチプレクサ４１０は、４個の１×２個の光パワー・スプリッターにより後続される１×４個のスプリッターを含み、また、レーザー３００は、４個の異なる波長でパルスを生成しても良い。他の例として、デマルチプレクサ４１０は、ｍ個の１×Ｎ／ｍ個の波長スプリッターにより後続される１×ｍ個の光パワー・スプリッターを含んでも良く、また、レーザー３００は、Ｎ／ｍ個の異なる波長でパルスを生成しても良い。もし、ｍ＝４かつＮ＝８であれば、デマルチプレクサ４１０は、４個の１×２個の波長スプリッターにより後続される１×４個の光パワー・スプリッターを含む。もし、レーザー３００が、２個の異なる波長でパルスを生成するならば、各パルスは、パワー・スプリッターにより、４個のパルスに分割されても良く、また、４個の各パルスは、対応する波長スプリッターにより、２個のセンサー・ヘッド３１０のうちの１つに向けられても良い。
図８は、パルス・ジェネレータ４３０により駆動されるレーザー・ダイオード４４０を含むシード・レーザー４００を例示する。図８における、シード・レーザー４００またはレーザー・ダイオード４４０は、パルス・レーザーまたはパルス・レーザー・ダイオードを指すことがある。実施形態では、シード・レーザー４００は、ファンクション・ジェネレータ４２０、パルス・ジェネレータ４３０、レーザー・ダイオード４４０、または、温度コントローラ４５０を含んでも良い。図８の例では、シード・レーザー４００は、パルス・ジェネレータ４３０に結合されたファンクション・ジェネレータ４２０を含んでも良く、パルス・ジェネレータ４３０は、順番に、レーザー・ダイオード４４０に結合される。更に、温度コントローラ４５０は、レーザー・ダイオード４４０に結合されている。実施形態では、シード・レーザー４００は、光シード・パルスを生成しても良く、光シード・パルスは、シード・レーザー出力（自由空間での出力またはファイバー光出力であっても良い）で放射される。実施形態では、光シード・パルスは、１００ＭＨｚ（例えば、約５００ｋＨｚ、６４０ｋＨｚ、７５０ｋＨｚ、１ＭＨｚ、２ＭＨｚ、４ＭＨｚ、５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、５０ＭＨｚまたは１００ＭＨｚ以下のパルス繰り返し周波数）、２０ナノ秒（例えば、約２００ｐｓ、４００ｐｓ、５００ｐｓ、８００ｐｓ、１ｎｓ、２ｎｓ、４ｎｓ、８ｎｓ、１０ｎｓ、１５ｎｓ、または２０ｎｓ）以下のパルス持続時間、１％（例えば、約０．０１％、０．０２％、０．０５％、０．１％、０．２％、０．５％、または１％）以下のデューティ・サイクル、または、１４００ｎｍから２０５０ｎｍまでの間の動作波長を有してもよい。例として、シード・パルスは、５００ｋＨｚから７５０ｋＨｚまでのパルス繰り返し周波数、２ｎｓ以下のパルス持続時間、及び、０．１％以下のデューティ・サイクルを有しても良い。他の例として、シード・パルスは、約６４０ｋＨｚのパルス繰り返し周波数、及び、約１ｎｓ（約０．０６４％のデューティ・サイクルに対応する）のパルス持続時間を有しても良い。デューティ・サイクルは、パルス期間に対するパルス持続時間の比率から、または、パルス持続時間及びパルス繰り返し周波数の積から決定されても良い。レーザー・ダイオード４４０は、いかなる適切な動作波長、例えば、約１４００ｎｍ、１５００ｎｍ、１５５０ｎｍ、１６００ｎｍ、または、２０００ｎｍの動作波長を有しても良い。実施形態では、シード・パルスは、相対的に低パワー光パルスであっても良く、また、シード・レーザー出力は、レーザー３００に放射される、増幅された光パルスを生成すべく、低パワー・パルスを増幅するように構成された１つ以上の光増幅器に結合されても良い。例として、シード・パルスは、１μＷ以上の平均パワーを有しても良い。他の例として、シード・パルスは、約０．１μＷから１０μＷまでの間の平均パワーを有しても良い。
実施形態では、シード・レーザー４００は、光シード・パルスを生成すべく、パルス・ジェネレータ４３０により電気的に駆動されるレーザー・ダイオード４４０を含んでも良い。図８の例では、ファンクション・ジェネレータ４２０は、パルス・ジェネレータ４３０に電圧信号４２２を供給し、また、パルス・ジェネレータ４３０は、レーザー・ダイオード４４０を電流信号４３２で駆動する。例として、ファンクション・ジェネレータ４２０は、約０．５ＭＨｚから２ＭＨｚまでの間のパルス繰り返し周波数、及び、約５００ｐｓのパルス持続時間を備えるパルス電圧信号を生成しても良い。パルス・ジェネレータ４３０は、ファンクション・ジェネレータ４２０から受信される電圧信号４２２に対応するパルス電流信号４３２により、レーザー・ダイオード４４０を駆動しても良い。実施形態では、電圧信号４２２は、いかなる適切な形を有する電圧パルス、例えば、四角形状のパルス、三角波状のパルス、ガウス状のパルス、または、任意の形状若しくは形状の組み合わせを有するパルスを含んでも良い。実施形態では、電流信号４３２は、ＤＣオフセットを有しても良く、また、いかなる適切な形状を有する電流パルス、たとえば、四角形状のパルス、三角波状のパルス、ガウス状のパルス、または、任意の形状若しくは形状の組み合わせを有するパルスを含んでも良い。電流信号４３２のパルスは、電圧信号４２２の形状または持続時間と類似する形状又は持続時間を有しても良い。更に、レーザー・ダイオード４４０は、パルス・ジェネレータ４３０により供給される電流パルスの形状又は持続時間に少なくとも概ね対応する形状（例えば、正方形、三角形、ガウス、または任意）または持続時間を備える光パルスを放射しても良い。
実施形態では、レーザー・ダイオード４４０は、ファブリーペロー・レーザー・ダイオード、ＤＦＢレーザー、ＤＢＲレーザーであっても良い。例として、レーザー・ダイオード４４０は、光ファイバーに結合されたＤＦＢレーザーであっても良い。更に、レーザー・ダイオード４４０により放射される光は、レーザー・ダイオード４４０へ戻って結合されても良い反射光の量を低減する光アイソレータを通過しても良い。実施形態では、シード・レーザー４００は、実質的に固定された動作波長を有する単一のレーザー・ダイオード４４０を含んでも良い。例として、レーザー・ダイオード４４０は、制限ある波長調整性を備える特有の動作波長で動作するように構成された単一波長レーザーであっても良い。他の例として、レーザー・ダイオード４４０は、約１４００ｎｍから１６００ｎｍまでの動作波長を備えるＤＦＢレーザーを含んでも良く、ＤＦＢレーザーは、約４ｎｍの範囲に亘り（例えば、レーザー・ダイオード４４０の動作温度を調整することにより）波長調整が可能であっても良い。
実施形態では、レーザー・ダイオード４４０は、温度制御無しで動作しても良く、また、シード・レーザー４００は、レーザー・ダイオード４４０の動作温度を安定させるべく、温度コントローラ４５０を含んでも良い。例として、レーザー・ダイオード４４０のパッケージまたは半導体基板は、レーザー・ダイオードの動作温度を調整し又は安定させるべく、温度コントローラ４５０により駆動される熱電冷却器（ＴＥＣ）に熱的に結合されても良い。レーザー・ダイオード動作温度は、目標温度設定点のいかなる適切な範囲内で、例えば、目標温度の約±０．０１℃、±０．０５℃、±０．１℃、±０．５℃、または、±１℃内で、安定化されても良い。レーザー・ダイオード４４０の温度を安定化することは、レーザー・ダイオードの動作波長を実質的に安定にできる（例えば、レーザー・ダイオード４４０のピーク波長は、いかなる適切な値より小さい値で、例えば、０．１ｎｍ、０．５ｎｍ、１ｎｍ、または、２ｎｍより小さい値で変化する）。もし、光検出及び測距システム１００が狭帯域光フィルタを含めば、レーザー・ダイオード４４０は、レーザー・ダイオードの動作波長を光フィルタの通過帯域に一致させるように、温度安定化しても良い。実施形態では、温度コントローラ４５０は、レーザー・ダイオードの設定点温度を調整することにより、レーザー・ダイオード４４０の動作温度を調整するために用いられても良い。例として、レーザー・ダイオード４４０は、レーザーの温度設定点を調整することにより、約１５４８ｎｍから約１５５２ｎｍまでに調整された温度であっても良い動作波長を備えるＤＦＢレーザーを含んでも良い。
実施形態では、シード・レーザー４００は、複数の波長で光を生成するように構成された波長調整可能なレーザーを含んでも良い。例として、波長調整可能なレーザーは、光検出及び測距システム１００の複数のセンサー・ヘッド３１０に対応する光の複数の波長で光パルスを生成しても良い。実施形態では、レーザー・ダイオード４４０は、波長調整可能なレーザーであっても良い。例として、レーザー・ダイオード４４０は、例えば、１ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍ、５０ｎｍ、または１００ｎｍであるいかなる適切な波長範囲に亘り調整可能な動作波長を有しても良い。他の例として、レーザー・ダイオード４４０は、約１４００ｎｍから約１４４０ｎｍまで、または、約１５３０ｎｍから約１５６０ｎｍまでで調整可能であっても良い。実施形態では、レーザー・ダイオード４４０は、レーザー・ダイオードおよび波長選択性要素、例えば、回折格子、または、レーザー・ダイオードの半導体構造内に集積された格子構造、を含む外部キャビティ・ダイオード・レーザーであっても良い。実施形態では、レーザー・ダイオード４４０は、複数の波長で光パルスを生成するように構成されても良い。例として、レーザー・ダイオード４４０は、Ｎ個の異なる波長を含むＮ個のパルスの連続を生成しても良い。パルスは、増幅されても良く、また、各パルスは、パルスの波長に基づき、１つ以上の特有なセンサー・ヘッド３１０に伝達されても良い。
実施形態では、シード・レーザー４００は、ファイバー・レーザーを含んでも良い。例として、シード・レーザー４００は、光パルスを生成するように構成されたファイバー・レーザーを含んでも良く、また、シード・レーザー４００は、ＣＷファイバー・レーザーを含んでも良い。他の例として、シード・レーザー４００は、波長調整可能ファイバー・レーザーを含んでも良い。他の例として、シード・レーザー４００は、１ＭＨｚ以上のパルス繰り返し周波数で光パルスを生成するモード・ロックド・ファイバー・レーザーを含んでも良い。更に、シード・レーザー４００は、シード・レーザー４００により生成される光パルスから個々のパルスを抽出するパルス・ピッカーを含んでも良い。パルス・ピッカーは、電気的に制御される電気光学スイッチまたは音響光学変調器を含んでも良い。例として、モード・ロックド・ファイバー・レーザーは、約１００ＭＨｚのパルス繰り返し周波数で光パルスを生成しても良く、また、パルス・ピッカー（ファイバー・レーザーの後に位置しても良い）は、ファイバー・レーザーにより生成される１００個のパルス毎から１個のパルスを”選び出し”または、抽出しても良く、約１ＭＨｚのパルス繰り返し周波数という結果になる。他の例として、シード・レーザー４００は、キャビディ・ダンプド・ファイバー・レーザーを含んでも良い。ファイバー・レーザーは、レーザー・キャビティに配置され、かつ、レーザー・キャビティからパルスを周期的に選択しまたは”取り出す”ように構成された光スイッチ（例えば、音響光学変調器またはポッケルス・セル）を含んでも良い。例として、シード・レーザー４００は、７５ＭＨｚのパルス繰り返し周波数を備えるモード・ロックド・ファイバー・レーザーであっても良く、また、キャビティ・ダンパーは、１００個のパルス毎から１個のパルスを選択しても良く、約７５０ｋＨｚの出力パルス繰り返し周波数という結果になる。
実施形態では、光源１１０、レーザー３００、または、シード・レーザー４００は、ダイオード・パンプド・ソリッド・ステート・レーザー（ＤＰＳＳレーザー）を含んでも良い。例として、シード・レーザー４００は、スキャナー１２０に結合された自由空間出力光線１２５で光パルスを生成するように構成されたＱスイッチドＤＰＳＳレーザーを含んでも良い。ＤＰＳＳレーザーの利得液晶は、ネオジム・ドープト゛・イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）、ネオジム・ドープト゛・イットリウム・アルミニウム・ホウ酸（Nd：YAB）、エルビウムがドープされガラス、エルビウムがドープされたガラスまたはＹＡＢ（例えば、Ｅｒ：ＹＡＢ）、または、エルビウム及びイッテルビウムがドープされたガラスまたはＹＡＢ（例えば、Ｅｒ：Ｙｂ：ＹＡＢ）を含んでも良い。利得液晶は、利得液晶に結合された自由空間ポンプ光線を生成するダイオード・レーザーにより吸い上げられても良い。ポンプ・レーザーは、いかなる適切な波長で動作し、例えば、約９０８ｎｍ、９１５ｎｍ、９４０ｎｍ、９６０ｎｍ、９７６ｎｍ、９８０ｎｍ、１０５０ｎｍ、１０６４ｎｍ、１４５０ｎｍ、または１４８０ｎｍで動作しても良い。ＤＰＳＳレーザーのＱスイッチは、アクティブなＱスイッチ（たとえば、音響光学変調器または電気光学変調器）、または、パッシブなＱスイッチ（例えば、コバルトがドープされたスピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、鉛硫化物（ＰｂＳ）量子ドットでドープされたガラス、または、バナジウムがドープされたＹＡＧ等の可飽和吸収材料）であっても良い。
図９は、レーザー・ダイオード４４０および光変調器４６０を含むシード・レーザー４００を例示する。実施形態では、シード・レーザー４００は、ＣＷ光を生成するように構成されたレーザー・ダイオード４４０、及び、ＣＷ光を受信し、かつ、受信されたＣＷ光から光シード・パルスを生成するように構成された振幅変調器４６０を含んでも良い。実施形態では、光変調器４６０は、電気吸収変調器（ＥＡＭ）、電気光学変調器（ＥＯＭ）、半導体光学増幅器（ＳＯＡ）、または、音響光学変調器（ＡＯＭ）を含んでも良い。ＥＡＭは、印加される電界により発生する光吸収での変化を通じて光の強度を変調するように構成された半導体材料を含んでも良い。ＥＡＭは、レーザー・ダイオード４４０により供給されるＣＷ光から光パルスを生成すべく、実質的に吸収する状態と、実質的に送信する状態との間で切り換えられる。ＥＯＭは、印加される電界に応答して材料の屈折率が変化する電気光学効果を示す電気光学材料（例えば、リチウムニオブ酸塩、タンタル酸リチウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸チタニルカリウム、リン酸二水素カリウム、ホウ酸β-バリウム、または適切な有機ポリマー）を含んでも良い。例として、ＥＯＭは、ニオブ酸リチウム基板に作られた導波路により形成される光干渉計を含むファイバー結合デバイスであっても良く、当該デバイスを介した光学送信は、光干渉計の１つのアームに亘り印加される電圧を変えることにより、変調される。ＳＯＡは、オフ状態のとき（例えば、殆どまたはまったく電流がＳＯＡに流れていないとき）に実質的に不透明または吸収し、また、閾値電流を超える電流が流れるときに透明または増幅する半導体利得媒体を含んでも良い。ＳＯＡを駆動する電流をパルス化することにより、ＳＯＡは、レーザー・ダイオード４４０により供給されるＣＷ光から出力光パルスを生成することができる。ＡＯＭは、光学材料に取り付けられた圧電トランスデューサを含んでも良く、また、圧電材料は、光線の方向を回折しまたは偏向する光学材料で音波を励起するために用いられても良い。
実施形態では、変調器４６０は、１０ｄＢ、２０ｄＢ、３０ｄＢ、４０ｄＢ、または、他のいかなる適切な値以上の消光比を有しても良い。消光比は、オン状態とオフ状態で変調器４６０を通過させられた光の量を示すオン・オフ比である。例として、もし、変調器４６０が、オン状態で１０μＷの平均パワーを送信し、また、オフ状態で１０ｎＷの平均パワーを送信すれば、変調器４６０は、３０ｄＢ（オフ状態での光漏れの０．１％に相当する）の消光比を有することになる。
実施形態では、光変調器４６０は、光学ファイバーによりレーザー・ダイオード４４０に結合された外部変調器であっても良い。例として、光変調器４６０は、入力光ファイバー上のレーザー・ダイオード４４０からＣＷ光を受信し、かつ、出力光ファイバー上で光パルスを生成するように構成された、ファイバー結合のＥＡＭ、ＥＯＭ、またはＳＯＡであっても良い。実施形態では、光変調器４６０は、レーザー・ダイオード４４０のパッケージの半導体構造に組み込まれても良く、また、レーザー・ダイオード４４０のパッケージに組み込まれても良い。例として、レーザー・ダイオード４４０は、ＣＷ光を生成するように構成された半導体利得領域を有しても良く、また、利得領域は、ＣＷ光を変調するＳＯＡまたはＥＡに隣接しても良い。実施形態では、レーザー・ダイオード４４０は、ＣＷ光を生成すべく、ＤＣ電流源（図９に図示せず）により駆動されても良く、また、変調器４６０は、順序がファンクション・ジェネレータ４２０によりきっかけとなり又は駆動されるパルス・ジェネレータ４３０により駆動されても良い。図９では、ファンクション・ジェネレータ４２０は、電圧パルスを生成しても良く、パルス・ジェネレータ４３０は、ファンクション・ジェネレータ４２０からのパルスに対応する電圧または電流のパルスにより、変調器４６０を駆動しても良い。実施形態では、ファンクション・ジェネレータ４２０及びパルス・ジェネレータ４３０は、２個の分離されたデバイスであっても良く、また、ファンクション・ジェネレータ４２０及びパルス・ジェネレータ４３０は、単一のデバイスに統合されても良い。
図１０は、パルス・ジェネレータ４３０Ａにより駆動されるレーザー・ダイオード４４０、及び、他のパルス・ジェネレータ４３０Ｂにより駆動される光変調器４６０を例示する。実施形態では、シード・レーザー４００は、より長い持続時間の光パルス（例えば、τ≒２〜２０ｎｓの持続時間）を生成するように構成されたレーザー・ダイオード４４０、及び、より長い持続時間のパルスを受信し、かつ、受信された光パルスから、より短い持続時間のシード・パルス（例えば、Δｔ≒０．２〜２ｎｓの持続時間）を生成するように構成された振幅変調器４６０を含んでも良い。図１０の例では、レーザー・ダイオード４４０は、τの持続時間を備える光パルスを生成し、変調器４６０は、レーザー・ダイオード・パルスの一部を選択的に送信し、Δｔの持続時間を備える出力光シード・パルスを生成する。ここで、Δｔ＜τである（例えば、τ≒５ｎｓであり、Δｔ≒５００ｐｓである）。実施形態では、レーザー・ダイオード・パルスは、いかなる適切な持続時間τ（例えば、１ｎｓ、２ｎｓ、５ｎｓ、１０ｎｓ、または２０ｎｓ）を有しても良く、また、光シード・パルスは、いかなる適切な持続時間Δｔ（例えば、１００ｐｓ、２００ｐｓ、４００ｐｓ、６００ｐｓ、１ｎｓ、または、２ｎｓ）を有しても良い。ここで、Δｔ＜τである。
図１０で、ファンクション・ジェネレータ４２０は、パルス・ジェネレータ４３０Ａ、４３０Ｂへ、電圧信号４２２Ａ、４２２Ｂをそれぞれ供給する。ファンクション・ジェネレータ４２０は、パルス・ジェネレータ４３０Ａに、パルス電圧信号４２２Ａを供給しても良く、また、パルス・ジェネレータ４３０Ａは、対応するパルス化電流信号４３２Ａによりレーザー・ダイオード４４０を駆動しても良い。ファンクション・ジェネレータ４２０もまた、パルス・ジェネレータ４３０Ｂに、パルス電圧信号４２２Ｂを供給しても良く、また、パルス・ジェネレータ４３０Ｂは、対応するパルス電圧または電流の信号４３２Ｂにより変調器４６０を駆動しても良い。パルス信号４３２Ａは、約τの持続時間を備える電流パルスを含んでも良く、また、パルス信号４３２Ｂは、約Δｔの持続時間を備える電流または電圧の信号を含んでも良い。ここで、Δｔ＜τである（例えば、τ≒５ｎｓであり、Δｔ≒５００ｎｓである）。更に、パルス信号４３２Ｂの立上りエッジは、対応するパルス信号４３２Ａの立上りエッジについての遅延時間Ｔだけ遅れても良い。実施形態では、ファンクション・ジェネレータ４２０は、２個の出力を備える単一のデバイスであっても良く、また、ファンクション・ジェネレータ４２０は、２個の分離されたファンクション・ジェネレータを含んでも良い（例えば、マスターのファンクション・ジェネレータ及びスレーブのファンクション・ジェネレータであり、スレーブ・ファンクション・ジェネレータの出力は、マスターのファンクション・ジェネレータの出力がきっかけとなり、また、その出力に基づく。）。実施形態では、ファンクション・ジェネレータ４２０、及び、パルス・ジェネレータ４３０Ａ、４３０Ｂは、それぞれ、分離されたデバイスであっても良く、また、２個または３個のデバイスが、単一のデバイスに統合されても良い。
実施形態では、シード・レーザー４００は、持続時間τを有する光パルスを生成するように構成されたレーザー・ダイオード４４０を含んでも良い。シード・レーザー４００は、また、レーザー・ダイオード４４０から光パルスを受信し、かつ、出力光シード・パルスを生成すべく、受信された光パルスの各々の一部を選択的に送信するように構成された光変調器４６０を含んでも良い。ここで、各光シード・パルスは、τより小さい持続時間を有する。図１０で、レーザー・ダイオード４４０は、持続時間τを備える光パルスを生成し、また、変調器は、持続時間Δｔを備えるシード・パルスを生成すべく、レーザー・ダイオード・パルスの一部を選択しても良い。ここで、Δｔ＜τである。レーザー・ダイオード・パルスの選択された部分は、レーザー・ダイオード・パルスの立上りエッジについて遅延時間Ｔだけ遅れても良い。図１０では、レーザー・ダイオード・パルスの選択された部分は、Δｔの間隔を有する２つの垂直の破線間でレーザー・ダイオード・パルスの一部を有する。ここで、一つの線は、レーザー・ダイオード・パルスの立上りエッジについて遅延時間Ｔだけ遅れている。例として、レーザー・ダイオード・パルスは、５ｎｓの持続時間τを有しても良く、また、シード・パルスは、０．５ｎｓの持続時間Δｔを有して良い。もし、遅延時間Ｔが２ｎｓであれば、変調器４６０は、レーザー・ダイオード・パルスの立上りエッジ後、約２ｎｓから２．５ｎｓまでであるレーザー・ダイオード・パルスの一部を送信しても良い。
図１０に示されるように、レーザー・ダイオード４４０により放射された光パルスは、実質的に均一な強度を有するプラトー領域により後続される強度で１つ以上の初期のスパイクまたは振動を含んでも良い。実施形態では、変調器４６０は、レーザー・ダイオード・パルスのプラトー領域の一部を送信しても良く、実質的に均一または安定（例えば、シード・パルスは、強度のスパイクまたは振動を殆どまたは全く示さない。）になり得る、放射されたシード・パルスという結果になる。更に、シード・パルスは、レーザー・ダイオード・パルスの初期部について実質的な波長変化を殆どまたは全く示さなくても良い。変調器４６０は、Δｔの持続時間に、オフ状態（即ち、吸収状態）からオン状態（即ち、送信状態）へ切り換えることにより、レーザー・ダイオード・パルスの一片または一部を選択するように駆動される。実施形態では、レーザー・ダイオード４４０は、パルス・モード（ＣＷモードではなくむしろ）で動作することから、出力シード・パルスは、連続するシード・パルスの間で、光漏れを殆どまたは全く示さなくても良い。
実施形態では、変調器４６０は、オン状態及びオフ状態の間で、デジタル形式で、駆動されても良い。例として、変調器４６０は、吸収状態から送信状態へ、そして吸収状態に戻って駆動されても良く、（図１０に例示されるように）実質的に正方形を備えるシード・パルスという結果になっても良い。実施形態では、変調器４６０は、三角形、ガウス形、または、任意の形状である、他のいかなる形状を備えるシード・パルスを生成すべく、アナログ形式で駆動されても良い。例として、変調器４６０は、徐々に立ち上がる前エッジを備えるシード・パルスを生成すべく、吸収状態から送信状態へ比較的に徐々に駆動されても良い。同様に、変調器４６０は、徐々に立ち下がる後ろエッジを備えるシード・パルスを生成すべく、送信状態から吸収状態へ比較的に徐々に駆動されても良い。
図１１は、マルチプレクサ４１２より一緒に結合される複数のレーザー・ダイオード（４４０−１、４４０−２、．．．、４４０−Ｎ）を備えるシード・レーザー４００を例示する。実施形態では、シード・レーザー４００は、複数の異なる波長で動作するように構成された複数のレーザー・ダイオード４４０、及び、各レーザー・ダイオード４４０により生成された光を、単一の出力光ファイバーに組み合わせるように構成された光マルチプレクサ４１２を含んでも良い。例として、シード・レーザー４００は、Ｎ個の異なる波長で動作するように構成された、Ｎ個のレーザー・ダイオード４４０を含んでも良く、各レーザー・ダイオード４４０は、分離されたパルス・ジェネレータ４３０（図１０に図示せず）により駆動されるパルス・レーザー・ダイオードであっても良い。例として、Ｎ個の分離したパルス・ジェネレータ４３０は、それぞれ、分離されたファンクション・ジェネレータ４２０（図１０に図示せず）により駆動されまたきっかけとなっても良い。ファンクション・ジェネレータ４２０は、独立して動作しても良く、また、パルスが、連続するパルス間での特有の遅延時間で放射されるように、互い同期されても良い。他の例として、Ｎ個のパルス・ジェネレータ４３０は、Ｎ個のトリガー信号出力を有する単一のファンクション・ジェネレータ４２０により駆動されても良い。更に、ファンクション・ジェネレータ４２０は、各レーザー・ダイオード４４０からのパルスが互いに同期しまたは時間遅延することができるように、Ｎ−１個の電気遅延を有しても良い。実施形態では、いかなる適切な数のファンクション・ジェネレータ４２０、パルス・ジェネレータ４３０、または、電気遅延回路が、単一のデバイスに統合されていても良い。
実施形態では、マルチプレクサ４１２は、波長結合器、マックス、または、波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）を指すことがある。実施形態では、マルチプレクサ４１２は、上述したデマルチプレクサ４１０に類似しても良く、マルチプレクサ４１２の光の方向は、デマルチプレクサ４１０について反対である。例として、マルチプレクサ４１２は、Ｎ個のレーザー・ダイオード４４０に結合したＮ個の入力ポートを有してもよく、また、マルチプレクサ４１２は、光を入力ポートから単一の出力ポートへ結合しても良い。実施形態では、Ｎ×１個のマルチプレクサ４１２は、プリズム、回折格子、ホログラフィック・グレーティング、アレイ導波路回折格子、または、１つ以上のダイクロイック・フィルタを用いて、波長結合を行っても良い。実施形態では、シード・レーザー４００は、Ｎ個の光増幅器（図１０に図示せず）を含んでも良い。例として、各レーザー・ダイオード４４０は、レーザー・ダイオードとマルチプレクサ４１２との間に配置された光増幅器に結合されても良い。光増幅器は、マルチプレクサ４１２との結合に先立って、別々に、各レーザー・ダイオード４４０からの光を増幅するように構成されても良い。
実施形態では、Ｎ個のレーザー・ダイオード４４０は、Ｎ個の各々の波長で、光パルスを生成しても良く、また、各レーザー・ダイオード４４０は、パルス繰り返し周波数ｆでパルスを生成しても良い。更に、各レーザー・ダイオード４４０により生成されるパルスは、出力シード・パルスが、マルチプレクサ４１２により結合された後に、時間的に実質的に均等な間隔である時間インターリーブ・パルスのＮ個のセットを含むように、同期しても良い。例として、レーザー・ダイオード４４０は、先行するレーザー・ダイオード４４０について１／（ｆ×Ｎ）の遅延時間だけ遅延するパルスを放射しても良い。Ｎ個のレーザー・ダイオード４４０からのパルスは、Ｎ×１個のマルチプレクサ４１２により結合されても良く、ｆ×Ｎの出力シード・レーザー繰り返し周波数という結果になる。例として、シード・レーザー４００は、Ｎ＝８のレーザー・ダイオード４４０を含んでも良く、各レーザー・ダイオード４４０は、１／（６４０ｋＨｚ×８）≒１９５ｎｓの先行するレーザー・ダイオード４４０により放射されるパルスについて遅延時間を備える、ｆ＝６４０ｋＨｚのパルス繰り返し周波数で、パルスを生成しても良い。このことは、約１９５ｎｓのパルス期間を備える、約５．１２ＭＨｚの出力シード・レーザー繰り返し周波数という結果になる。実施形態では、出力シード・レーザー・パルスは、増幅のためのファイバー光増幅器に送信されても良い。ファイバー光増幅器は、複数のレーザー・ダイオード４４０からのパルスを増幅のために単一のパルス列に結合することにより与えられる、より高パルス繰り返し周波数及びより高いデューティ・サイクルのために、出力シード・レーザー・パルスを増幅するとき、改良された性能（例えば、低減され増幅された自発放射）を示し得る。更に、光ファイバーでの望ましくない非線形効果は、パルスが時間的に重複しないように、時間同期形式でパルスをインターリーブすることにより低減され又は回避されても良い。
図１２は、波長依存遅延線５００を例示する。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、光検出及び測距システム１００のＮ個の動作波長を含む入力光を受信し、かつ、遅延時間出力光を生成するように構成された波長依存遅延線５００を含んでも良い。遅延線５００は、時間遅延出力光が入力光を含み、入力光の各波長が波長に基づき特有の時間遅延を経るように、波長依存時間遅延を与えても良い。図１２では、遅延線５００は、光サーキュレータ５１０、Ｎ個のファイバー・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧｓ）５２０、及び、Ｎ−１個のファイバー遅延５３０を含む。実施形態では、サーキュレータ５１０は、一の出力ポートから他の出力ポートへ入る光を向ける３個のポートのファイバー光構成要素であっても良い。図１２では、ポート１（遅延線５００の入力）で入力する光は、ポート２に向けられ、ポート２で入力する光は、ポート３（遅延線５００の出力）に向けられる。
実施形態では、ＦＢＧ５２０は、波長特定リフレクタとして動作するファイバー・コア（例えば、分布型ブラッグ・リフレクタ、アポダイズされたグレーティング、または、チャープされたファイバ・ブラッグ・グレーティング）の屈折率に周期的な変化を含むファイバー光構成要素であっても良い。各ＦＢＧ５２０は、光検出及び測距システム１００の特有な動作波長に対応し、また、特有な動作波長を反射し、かつ、光検出及び測距システム１００の他の波長を送信するように構成される。例として、レーザー３００またはシード・レーザー４００は、Ｎ個の異なる波長（例えば、波長λ１、λ２、．．．、λＮ）で光パルスを生成しても良く、また、遅延線５００は、Ｎ個の波長の各々に対応するＮ個のＦＢＧ５２０を含んでも良い。図１２は、各ＦＢＧ５２０の反射スペクトルの例を含み、ｘ軸は、波長に対応し、また、ｙ軸は、反射された光パワー（ＰＲ）に対応する。ＦＧＢ−λ１は、波長λ１（Δλ帯域に亘り）で光を反射し、他の波長で光を送信する。同様に、ＦＢＧ−λ２、ＦＢＧ−λ３、及びＦＢＧ−λＮのそれぞれは、λ２、λ３、及びλＮで、それぞれ、光を反射する。各ＦＢＧ５２０は、いかなる適切な帯域（例えば、Δλは、概ね、０．１ｎｍ、０．２ｎｍ、０．５ｎｍ、１ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、または、２０ｎｍであっても良い。）に亘るいかなる適切な反射（例えば、５０％、７５％、９０％、９５％、９９％、または、９９．９％以上の反射率）を有しても良い。例として、ＦＢＧ−λ１は、中心が１５５０．１ｎｍの０．５ｎｍ帯域に亘り９９％より大きい反射率を有しても良い。
実施形態では、遅延線５００は、直列に配置され、ファイバー遅延５３０により互いに分離された複数のＦＢＧ５２０を含んでも良く、ファイバー遅延５３０は、特有な往復遅延時間ΔＴに対応する、光ファイバーの特有な長さである。ファイバー遅延５３０の長さＬは、２・Ｌ＝ΔＴ・ｃ／ｎとの式に基づき、連続的なＦＢＧ５２０により反射されるパルス間での遅延時間ΔＴに関連しても良く、ｎは、ファイバー遅延５３０を通過することにより経験される反射率である。例として、約１９５ｎｓの時間遅延は、１．４４の反射率及び２０．３ｍの長さを有する光ファイバーを用いて達成されることができる。図１２で、波長λ１を備える光は、ＦＢＧ−λ１により反射され、また、遅延線５００の出力へ進む。ＦＢＧ−λ１を通過する波長λ２を備える光は、ＦＢＧ−λ２により反射され、また、約ΔＴの時間遅延（λ１の波長光に関連する）を備える出力に進む。波長λ３を備える光は、ＦＧＢ−λ１及びＦＢＧ−λ２を通過し、ＦＢＧ−λ３により反射され、そして、約２・ΔＴの時間遅延（λ１波長の光に関連する）を備える出力に進む。波長λＮを備える光は、最初のＮ−１個のＦＢＧを通過し、ＦＢＧ−λＮにより反射され、そして、約（Ｎ−１）・ΔＴの時間遅延（λ１波長の光に関連する）を備える出力に進む。Ｎ個のＦＢＧ５２０の反射帯域の外側にあるいかなる光は、ＦＢＧ５２０を通過しても良い。この外側帯域の光（望ましくない雑音、または、光増幅器からの増幅された自発放射を含んでも良い）は、遅延線５００を通じて伝播することが妨げられ、また、光検出及び測距システム１００から効果的に濾波により除去されても良い。
実施形態では、波長依存遅延５００は、シード・レーザー４００または光増幅器に含まれて良く、また、波長依存遅延線５００は、シード・レーザー４００及び光増幅器間、または、２つの光増幅器間に配置されても良い。実施形態では、波長依存遅延線５００は、１つの広帯域光パルスをＮ回遅延光パルスに分離すべく、光検出及び測距システム１００に用いられても良い。例として、シード・レーザー４００（または、光増幅器により後続されるシード・レーザー４００）は、光検出及び測距システム１００のＮ個の動作波長をカバーするスペクトル帯域幅を備える広帯域光パルスを生成するように構成されても良い。例として、光検出及び測距システム１００は、Ｎ＝８の光波長（例えば、λ１、λ２、．．．、λ８）で動作しても良く、また、シード・レーザー４００により生成される各パルスは、８個の波長を含み又は及ぶ光スペクトルを含んでも良い。シード・レーザー・パルスは、遅延線５００の入力へ送られても良く、遅延線５００は、出力で８個のパルスを生成しても良く、８個のパルスの各々は、８個の光検出及び測距システムの動作波長の１つに対応する。８個のパルスは、各々のファイバー遅延５３０の長さに従って、互いに時間遅延しても良い。例として、遅延線５００は、パルス繰り返し周波数ｆを備える広帯域入力パルスを受信しても良く、出力パルスは、約１／（ｆ×N）の連続する出力パルス間でパルス繰り返し周波数ｆ×N及び時間遅延ΔTを有しても良い。実施形態では、各ファイバー遅延５３０は、連続する出力パルスが、互いに実質的に同じ時間遅延を有するように、概ね同じ長さを有しても良い。実施形態では、複数の出力パルスが、時間的に分離され、また、入力パルスに比較してピーク・パワーを低減するため、光ファイバーでの望ましくない非線形効果は、広帯域入力パルスを複数の出力パルスに分離することにより、低減し又は回避しても良い。
実施形態では、波長依存遅延線５００は、Ｎ回の一致光パルスをＮ回の遅延光パルスへ分離すべく、光検出及び測距システム１００に用いられても良い。例として、シード・レーザー４００は、パルス間で実質的な時間遅延が殆ど又は全く無いＮ個の異なる波長で、パルスを生成するように構成されたＮ個のレーザー・ダイオード４００を含んでも良い。シード・レーザー・パルスは、パルスが、実質的に同じ時間に放射されるように、単一の出力のファンクション・ジェネレータ４２０からの信号によりきっかけとなっても良い。Ｎ回の一致パルスは、波長に従って、特有の時間遅延で交互から分離されたＮ個のパルスを生成すべく、遅延線５００を通過させられても良い。
図１３は、シード・レーザー４００、増幅器４７０、及び、センサー３１０を含む光検出及び測距システム１００を例示する。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、１つ以上のシード・レーザー４００、１つ以上の増幅器４７０、または、１つ以上のセンサー３１０を含んでも良い。実施形態では、シード・レーザー４００は、（１）パルス・ジェネレータ４３０により駆動されるレーザー・ダイオード（例えば、ＤＦＢレーザー）、（２）複数の波長で光を生成するように構成された波長調整可能なレーザー、（３）多数の各々の波長で光を生成するように構成された複数のレーザー・ダイオード４４０、または、（４）他のいかなる適切なレーザー源を含んでも良い。実施形態では、シード・レーザー４００は、低パワー光パルスを生成しても良く、また、１つ以上の光増幅器４７０は、増幅された光パルスを生成すべく、低パワー・パルスを増幅するように構成されても良い。増幅された光パルスは、レーザー３００により放射される光パルスに対応しても良い。例として、増幅器４７０は、１μＷ以上の平均パワーを有する光シード・パルスを受信しても良く、また、増幅器４７０からの増幅された出力パルスは、１ｍＷ以上の平均パワーを有しても良い。他の例として、増幅器４７０は、１ｐＪ以上のパルス・エネルギーを有する光シード・パルスを受信しても良く、また、増幅器４７０からの増幅された出力パルスは、０．１μＪ以上のパルス・エネルギーを有しても良い。
実施形態では、増幅器４７０は、ファイバー増幅器、光増幅器、光ファイバー増幅器、光増幅器、または増幅器を指すことがある。実施形態では、増幅器４７０の全て又は一部は、レーザー３００、光学的リンク３３０、または、センサー・ヘッド３１０に含まれても良い。実施形態では、増幅器４７０は、いかなる適切な数の光増幅段階を含んでも良い。例として、光検出及び測距システム１００の増幅器４７０は、１、２、３、４、または、５個の光増幅段階を含んでも良い。実施形態では、増幅器４７０は、光が増幅器４７０を１回、通過するシングル・パス増幅器を含んでも良い。実施形態では、増幅器４７０は、光が増幅器利得媒体を２回、通過するダブル・パス増幅器を含んでも良い。実施形態では、増幅器４７０は、プリアンプ（例えば、レーザー・ダイオード４４０またはシード・レーザー４００からのシード・パルスを増幅する増幅器）、中段増幅器（例えば、他の増幅器からの光を増幅する増幅器）、または、ブースター増幅器（例えば、スキャナー１２０又はセンサー・ヘッド３１０へ出力光を送る増幅器）として動作しても良い。プリアンプは、一連の２つ以上の増幅器のうちの最初の増幅器を指し、ブースタ増幅器は、一連の増幅器のうちの最後の増幅器を指し、中段増幅器は、プリアンプとブースタ増幅器との間に位置するいかなる増幅器を指すことがある。
実施形態では、増幅器４７０は、例えば、約５ｄＢ、１０ｄＢ、２０ｄＢ、３０ｄＢ、４０ｄＢ、５０ｄＢ、６０ｄＢ、または、７０ｄＢの利得等の光パワー利得のいかなる適切な量を供給しても良い。例として、増幅器４７０（２つ以上の分離された増幅段階を含んでも良い）は、１μＷの平均パワーを備えるパルスを受信し、かつ、約６７ｄＢの光パワー利得に対応して、５Ｗの平均パワーを備える増幅されたパルスを生成しても良い。他の例として、増幅器４７０は、４０ｄＢ以上の全体的利得に対応して、２０ｄＢ以上の利得を各々が有する２つ以上の増幅段階を含んでも良い。他の例として、増幅器は、約６０ｄＢの全体的利得に対応して、それぞれ、概ね３０ｄＢ、２０ｄＢ、１０ｄＢの利得を有する３個の増幅段階を含んでも良い。
図１４は、スペクトル・フィルタを通過する前後での光信号のスペクトラムを例示する。実施形態では、スペクトル・フィルタは、光フィルタを指すことがあるが、吸収型フィルター、ダイクロイック・フィルター、ロング・パス・フィルター、ショート・パス・フィルター、バンド・パス・フィルターを含んでも良い。実施形態では、スペクトル・フィルタは、特有の波長（例えば、通過帯域）の範囲に亘り光を実質的に送信しても良く、また、通過帯域範囲の外側の光を送信することを実質的に阻止（例えば、吸収し又は反射する）しても良い。例として、スペクトル・フィルタは、特有の波長範囲に亘り光を送信し、また、他の光波長を反射するように構成された、一連の薄膜光学被膜を備える実質的に透明な光学基板（例えば、ガラスまたは溶融石英）を含むダイクロイック・フィルタ（反射性、薄膜性、または干渉性フィルタを指すことがある。）であっても良い。他の例として、スペクトル・フィルタは、特有の通過幅に亘り光を送信し、通過帯域の外側の光を実質的に遮断するように構成されたＦＢＧ５２０を含んでも良い。図１４の例では、スペクトル・フィルタは、λＣの中心波長及びλＬＯからλＨＩまでの通過帯域を備える帯域通過フィルタであり、λＨＩからλＬＯまでのフィルタ帯域幅に対応する。
実施形態では、スペクトル・フィルタは、５０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９９％、または、他のいかなる適切な伝送値以上である光学伝送（通過帯域内で）を有しても良い。更に、スペクトル・フィルタは、通過帯域の外側の波長について、５０％、２０％、１０％、１％、０．５％、０．１％、または、他のいかなる適切な伝送値以下である光学伝送を有しても良い。通過帯域の外側の光学伝送は、また、減衰のデシベル（ｄＢ）で表現されても良い。例えば、通過帯域の外側の波長のフィルタ減衰は、３ｄＢ、１０ｄＢ、１５ｄＢ、２０ｄＢ、３０ｄＢ、または、他のいかなる適切な減衰量以上であっても良い。２０ｄＢの減衰値は、入射光パワー約９９％を遮断すること、及び、入射光の約１％を送信することに対応する。実施形態では、スペクトル・フィルタは、光検出及び測距システム１００での１つ以上の動作波長で光を送信し、また、３ｄＢ、１０ｄＢ、１５ｄＢ、２０ｄＢ、３０ｄＢ、または、他のいかなる適切な減衰量以上だけ、送信波長から離れた光を遮断し又は減衰しても良い。送信波長から離れた光は、スペクトル・フィルタの通過帯域の外側の波長を備える光を指しても良い。例として、スペクトル・フィルタは、スペクトル・フィルタの通過帯域内の入射光の９０％以上を送信しても良く、また、通過帯域の外側の光を２０ｄＢだけ、遮断し又は減衰しても良い。他の例として、スペクトル・フィルタは、概ね［λＬＯ−１００ｎｍ］からλＬＯまでの間の波長、及び、概ねλＨＩから［λＨＩ＋１００ｎｍ］までの間の波長について２０ｄＢ以上のフィルタ減衰を有しても良い。
実施形態では、スペクトル・フィルタは、いかなる適切なフィルタ帯域幅、例えば、０．１ｎｍ、０．２ｎｍ、０．５ｎｍ、１ｎｍ、２ｎｍ、５ｎｍまたは１０ｎｍを有しても良い。例として、スペクトル・フィルタは、約１５５４．９ｎｍを中心波長とされた１ｎｍ帯域幅を備える通過帯域を有しても良い。実施形態では、光フィルタは、比較的狭帯域幅（例えば、０．０５ｎｍ、０．１ｎｍ、０．２ｎｍ、０．５ｎｍ、または１ｎｍ以下であるスペクトル・フィルタ帯域幅）を有しても良く、また、光検出及び測距システム１００のレーザー・ダイオード４００は、レーザー・ダイオードの動作波長が、スペクトル・フィルタ通過帯域に一致するように温度安定化されても良い。実施形態では、光フィルタは、比較的広通過帯域（例えば、１ｎｍ、２ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍまたは５０ｎｍ以上のスペクトル・フィルタ帯域幅）を有しても良く、また、レーザー・ダイオード４４０は、スペクトル・フィルタ通過帯域内で、動作波長を維持するための温度安定化を必要としなくても良い。
実施形態では、スペクトル・フィルタを通貨する前の光スペクトルは、背景光ノイズを備える信号スペクトルを含んでも良く、背景光ノイズは、増幅器４７０から発せられた、増幅された自発放射（ＡＳＥ）を含んでも良い。図１４では、信号スペクトルは、一連の光パルスのスペクトルを表しても良いが、λＣを中心波長とされ、また、δλの帯域幅を有する。信号スペクトルは、スペクトル・フィルタの通過帯域内に含まれて良く、また、殆ど又は全く減衰を有しない（例えば、≦１０％の減衰）フィルタを通過しても良い。同様に、信号スペクトルに関連する光パルスは、形状に殆ど又は全く減衰または歪みが無いフィルタを通過しても良い。図１４では、スペクトル・フィルタを通過する前の光スペクトルは、ＡＳＥに関連する帯域幅オフセットを含む。実施形態では、ＡＳＥスペクトルは、概ね２０ｎｍ、４０ｎｍ、６０ｎｍ、または、８０ｎｍ（例えば、約１５１０ｎｍから約１５９０ｎｍまで）の波長範囲を超えても良い。スペクトル・フィルタ通過帯域の外側に位置するＡＳＥの部分は、図１４に図示される、通過後のスペクトル・フィルタ・スペクトラムにより示されるように、実質的に減衰されても良く、λＬＯより小さくかつλＨＩより大きい波長は、スペクトル・フィルタを通過した後に、減衰される。実施形態では、スペクトル・フィルタは、光検出及び測距システム１００の、レーザー３００、シード・レーザー４００、または、増幅器４７０からの所望されない光信号またはノイズ（例えば、ＡＳＥ）を低減し、または、実質的に除去するために用いられても良い。例として、光フィルタは、光増幅器４７０の出力にまたはその近くに配置されても良く、また、増幅器出力４７０からのＡＳＥのいかなる適切な量、例えば、ＡＳＥの５０％、６０％、８０％、９０％、９５％または９９％を除去するように構成されても良い。他の例として、約５０ｎｍを超える背景光ノイズを備える信号を受信する、１ｎｍの帯域幅を備える光フィルタは、信号から、背景ノイズの概ね９４％から９８％までを除去しても良い。
実施形態では、スペクトル・フィルタは、単一の通過帯域（例えば、１５５０から１５５２ｎｍまで）、または、２つ以上の別個の通過帯域（例えば、１５５０から１５５２ｎｍまで、及び、１５５５から１５５７ｎｍまで）を有しても良い。例として、Ｎ個の動作波長を備える光検出及び測距システム１００については、スペクトル・フィルタは、Ｎ個の動作波長の各々に対応するＮ個の通過帯域を有しても良い。実施形態では、スペクトル・フィルタの中心波長λＣまたは帯域幅δλは、実質的に固定されていても良い。実施形態では、スペクトル・フィルタは、調整可能な中心波長λＣまたは調整可能な帯域幅δλを有しても良い。例として、スペクトル・フィルタの中心波長は、波長調整可能なシード・レーザー４００またはレーザー・ダイオード４４０での変化する波長に一致すべく、動的に変化しても良い。
図１５は、光パルスが時間フィルタを通過する前後での光パルスを例示する。実施形態では、レーザー・ダイオード４４０、シード・レーザー４００、レーザー３００、または、増幅器４７０からの光パルスは、パルス間ノイズ（例えば、連続するパルス間に時間的に位置する光雑音）を低減しまたは除去すべく、時間フィルタを通過しても良い。実施形態では、時間フィルタは、送信状態（”オン”または”オープン”の状態を指しても良い。）、及び、非送信状態（”オフ”または”クローズド”の状態を指しても良い。）を有しても良い。送信状態の時間フィルタは、実質的に伝達可能であって良く、また、光が最小限の減衰でフィルタを伝播させても良い（例えば、フィルタは、７０％、８０％、９０％、９５％または９９％以上の光伝送を有しても良い。）。非伝送状態では、フィルタは、実質的に不透明であり、即ち、遮断する（例えば、フィルタは、２０％、１０％、２％、１％、０．５％、または、０．１％以下である光伝送を有しても良い。）。例として、時間フィルタが非伝送状態であるとき、光信号（例えば、ＡＳＥ）は、フィルタを伝送することを実質的に妨げられても良い（例えば、光信号は、１０ｄＢ、２０ｄＢ、３０ｄＢ、４０ｄＢ、または、他のいかなる適切な減衰値以上の減衰を経験しても良い。）。
実施形態では、時間フィルタは、光パルスが存在するとき伝送状態であり、そうでなければ非伝送状態であるように構成されても良い。例として、増幅器４７０は、シード・レーザー４００からのパルスを受信し増幅しても良く、また、増幅器４７０の出力に配置された時間フィルタは、増幅されたシード・パルスが存在するときに応じて、伝送状態及び非伝送状態の間で、切り換えられても良い。時間フィルタは、フィルタが非伝送から伝送へ、また、伝送から非伝送へ切り換えるときを示す、シード・レーザー４００またはファンクション・ジェネレータ４２０からのトリガー信号を受信しても良い。図１５の例では、時間フィルタを通過する前のパルスは、Δｔのパルス幅及びＡＳＥオフセット・ノイズ（例えば、増幅器４７０により生成されたＡＳＥ）の量を有する。時間フィルタを通過した後、パルスは、持続時間及び全体の形状を維持し、また、連続するパルス間でのＡＳＥノイズの量は、低減される。パルスが存在するとき（例えば、パルスが入射し、または、時間フィルタを進むとき）、フィルタは、オープン状態であり、また、パルスが存在しないとき、フィルタは、クローズド状態に切り換えられる。実施形態では、時間フィルタは、パルス持続時間Δｔ以上である持続時間の間、オープンであるように構成されても良い。例として、時間フィルタは、概ね、Δｔ、２Δｔ、３Δｔ、５Δｔ、または、１０Δｔに等しい期間の間、オープンであるように構成されても良い。他の例として、時間フィルタは、２Δｔの猶予時間の間、オープンであっても良く、猶予は、パルスが存在する時間における概ね中心に位置付けられる。
実施形態では、時間フィルタは、光フィルタを指しても良いのが、光スイッチ、ＳＯＡデバイス、または、電気吸収（ＥＡ）デバイスを含んでも良い。例として、時間フィルタは、光をスイッチに通過させること、及び、光がスイッチを伝送することを遮断しまたは妨害することの間で選択的に切り換えるべく、いかなる適切な切換機構（例えば、機械的スイッチング、圧電スイッチング、熱スイッチング、液晶スイッチング、MEMSデバイスによるスイッチング、またはPLCの導波路間のスイッチング）を用いるオン／オフ光スイッチを含んでも良い。他の例として、時間フィルタは、非伝送状態（例えば、電流がＳＯＡデバイスに殆どまたは全く流れていない。）のときに実質的に不透明であり、即ち、吸収し、また、閾値を超える電流が流れているときに透明であり、即ち、増幅するＳＯＡデバイスを含んでも良い。他の例として、時間フィルタは、半導体材料に適用される電界により生じる光吸収での変化を通じて光を遮断し、または、送信するＥＡデバイスを含んでも良い。
実施形態では、光フィルタは、スペクトル・フィルタ、時間フィルタ、または、スペクトル・フィルタ及び時間フィルタの組み合わせを含んでも良い。例として、光フィルタは、スペクトル・フィルタ及び時間フィルタ（例えば、時間フィルタにより後続されるスペクトル・フィルタ、または、その反対）の一連の組み合わせを含んでも良い。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、１つ以上のスペクトル・フィルタ、または、１つ以上の時間フィルタを含んでも良い。例として、１つ以上のスペクトル・フィルタ、または、時間フィルタは、レーザー３００、センサー・ヘッド３１０、光学的リンク３３０、シード・レーザー４００、または増幅器４７０に含まれても良い。他の例として、１つ以上の光フィルタは、増幅器４７０の入力または出力に位置付けられても良い。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、１つ以上の光フィルタを含んでも良く、光フィルタの各々は、１つ以上の光増幅器４７０により生成されるＡＳＥ光の量を低減するように構成されても良い。例として、１つ以上の光フィルタは、増幅器４７０を超えて伝播する、増幅器４７０からのＡＳＥの量を低減すべく、増幅器４７０の出力に配置されても良い。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、１つ以上の光フィルタを含む光増幅器４７０を含んでも良く、光フィルタの各々は、光増幅器４７０により生成されるＡＳＥ光の量を低減するように構成されても良い。実施形態では、１つ以上の光フィルタを含む光検出及び測距システム１００は、光フィルタ無しで、光検出及び測距システムに関連する光学的または電気的なノイズの低減量を示しても良い。実施形態では、１つ以上の光フィルタまたは光アイソレータを含むレーザー・システムまたは増幅器４７０は、光パルスが存在しないとき、所望しない光を生成することを実質的に妨げられても良い（例えば、Ｑスイッチまたは自己レージングを通じて）。例として、連続する光パルスの時間の間、１つ以上の光フィルタまたは光アイソレータは、増幅器４７０がＱスイッチ・パルスを放射することを妨げても良い。
図１６は、ダブル・パス・ファイバー・光増幅器４７０を例示する。実施形態では、光増幅器４７０は、その入力で光を受信し、入力された光を増幅し、増幅された光を出力へ送信しても良い。受信された入力光は、シード・レーザー４００または前段の増幅段階からの光パルスを含んでも良い（例えば、２つ以上の増幅器４７０は、一連に結合されても良い。）。増幅された出力光は、他の増幅器４７０（例えば、他の増幅段階へ供給するために）、デマルチプレクサ４１０（例えば、複数の光学的リンク３３０または複数のセンサー・ヘッド３１０への分配のために）、光学的リンク３３０、または、センサー・ヘッド３１０へ送信されても良い。実施形態では、増幅器４７０は、主発振器（例えば、ソード・レーザー４００）が比較的低パワーの光パルスを１つ以上の光増幅器４７０へ増幅のために送信する主発振器パワー増幅器（ＭＯＰＡ）または主発振ファイバー増幅器（ＭＯＦＡ）の一部であっても良い。例として、増幅器４７０は、約１０ｐＪの入力パルス・エネルギー（Ｅｉｎ）を備えるパルスを受信し、また、約１０ｎＪの出力パルス・エネルギー（Ｅｏｕｔ）を備える、増幅されたパルスを生成しても良い。デシベルでの増幅器４７０の光利得（Ｇ）は、式Ｇ＝１０ｌｏｇ（（Ｅｏｕｔ／Ｅｉｎ）から決定されても良いのであるが、約３０ｄＢである。他の例として、増幅器４７０は、約１０Ｗのピーク・パワー（Ｐｉｎ）を備える入力パルスを受信し、約１ｋＷのピーク・パワーＰ（ｏｕｔ）を備える、増幅された出力パルスを生成しても良い。増幅器４７０の光利得（Ｇ）は、式Ｇ＝１０ｌｏｇ（（Ｅｏｕｔ／Ｅｉｎ）から決定されても良いのであるが、約２０ｄＢである。
実施形態では、光増幅器４７０は、１つ以上のサーキュレータ５１０、１つ以上のカップラー（６００Ａ、６００Ｂ）、１つ以上のフォト・ダイオード（ＰＤ６１０Ａ、６１０Ｂ）、１つ以上のアイソレータ（６２０Ａ、６２０Ｂ）、１つ以上のフィルタ６３０、１つ以上のポンプ・レーザー６４０、１つ以上のポンプＷＤＭ６５０、１つ以上の利得ファイバー６６０、または、１つ以上のリフレクタ６７０を含んでも良い。図１６に例示されたダブル・パス増幅器４７０は、入力カップラー６００Ａ及びフォト・ダイオード（ＰＤ）６１０Ａ、入力アイソレータ６２０Ａ、サーキュレータ５１０、ポンプ・レーザー６４０、ポンプＷＤＭ６５０、利得ファイバー６６０、リフレクタ６７０、出力アイソレータ６２０Ｂ、出力カップラー６００Ｂ及びＰＤ６１０Ｂ、及び、出力フィルタ６３０を含む。図１６の例では、カップラー６００Ａ及びアイソレータ６２０Ａを通過した後、入力光は、サーキュレータ５１０のポート１からポート２へ向けられ、その後に、ポンプＷＤＭ６５０及び利得ファイバー６６０を通って進む。光は、リフレクタ６７０により反射され、利得ファイバー６６０及びポンプＷＤＭ６５０を通って戻る。２つが利得ファイバー６６０を通過する間、入力光は、誘導放射の過程で増幅される。増幅された光は、サーキュレータのポート２からポート３へ向けられ、その後に、アイソレータ６２０Ｂ、カップラー６００Ｂ、及びフィルタ６３０を通って進む。増幅された光は、増幅器４７０の出力に向けられ、その時点で、増幅された出力光は、他の増幅器４７０、デマルチプレクサ、光学的リンク３３０、またはセンサー・ヘッド３１０に送信されても良い。
実施形態では、ファイバー光増幅器４７０は、ポンプ・レーザー６４０により光学的にポンプされる（例えば、エネルギーを供給される）利得ファイバー６６０を含んでも良い。光学ポンプ利得ファイバー６６０は、光学的利得を、利得ファイバー６６０を通って進む光の特有の波長へ供給する。ポンプ光及び増幅されるべき光は、共に、実質的に利得ファイバー６６０のコアを通じて伝播しても良い。利得ファイバー６６０は、希土類イオン、例えば、エルビウム（Ｅｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ホルミウム（Ｈｏ）、ツリウム（Ｔｍ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、他のいかなる適切な希土類元素、または、それらのいかなる適切な組み合わせがドープされた光学ファイバーであっても良い。希土類ドーパントは、ポンプ・レーザー６４０から光を吸収し、また、”ポンプされ”、若しくは、自発放射を通じた光の特有な波長を増幅する励起状態に推進される。励起状態である希土類イオンは、また、誘導放射を通じて光子を放射しても良く、その結果、増幅器４７０がＡＳＥ光を生成することになる。実施形態では、エルビウム添加利得ファイバー６６０を備える増幅器４７０は、エルビウム添加ファイバー増幅器（ＥＤＦＡ）を指しても良く、また、約１５２０ｎｍから約１６００ｎｍまでの波長を有する光を増幅するために用いられても良い。実施形態では、利得ファイバー６６０は、エルビウム及びイッテルビウムのドーパントの組み合わせでドープされても良く、また、Ｅｒ：Ｙｂ共添加ファイバー、Ｅｒ：Ｙｂガラス・ファイバー、Ｅｒ：Ｙｂファイバー、Ｅｒ：Ｙｂ添加ファイバー、または、エルビウム／イッテルビウム添加ファイバーを指すことがある。Ｅｒ：Ｙｂ共添加利得ファイバーを備える増幅器４７０は、エルビウム／イッテルビウム・ドープ・ファイバー増幅器（ＥＹＤＦＡ）を指すことがある。ＥＹＤＦＡは、約１５２０ｎｍから約１６２０ｎｍまでの間の波長を有する光を増幅するために用いられても良い。実施形態では、イッテルビウムでドープされた利得ファイバー６６０は、イッテルビウム・ドープ・ファイバ増幅器（ＹＤＦＡ）の一部であってもよい。ＹＤＦＡは、概ね１０００ｎｍから概ね１１３０ｎｍまでの間の波長を有する光を増幅するために用いられても良い。実施形態では、ツリウムでドープされた利得ファイバー６６０は、ツリウム・ドープ・ファイバ増幅器（ＴＤＦＡ）の一部であってもよい。ＴＤＦＡは、約１９００ｎｍから２１００ｎｍまでの間の波長を有する光を増幅するために用いられても良い。
実施形態では、ファイバー光増幅器４７０は、光が増幅され利得ファイバー６６０を通じて伝播する増幅器を指しても良い（例えば、光は、増幅されずに、自由空間光線として伝播する。）。実施形態では、増幅された光が利得ファイバー６６０を通過する１つのパスを作る増幅器４７０は、シングル・パス増幅器４７０を指しても良く（以下に述べられるように）、また、増幅された光が利得ファイバー６６０（図１６に例示されているように）を通過する２つのパスを作る増幅器４７０は、ダブル・パス増幅器４７０を指すことがある。実施形態では、増幅器４７０での利得ファイバー６６０の長さは、０．５ｍ、１ｍ、２ｍ、４ｍ、６ｍ、１０ｍ、２０ｍ、または、多のいかなる適切な利得ファイバーの長さであっても良い。実施形態では、利得ファイバー６６０は、概ね７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ、１２μｍ、２０μｍ、２５μｍ、または、他のいかなる適切なコアの直径を備えるＳＭまたはＬＭＡ光ファイバーであっても良い。光ファイバーの構成要素の開口数（ＮＡ）、組成、または屈折率は、光ファイバーが、ファイバーを通じた光伝播の波長についての単一モード動作のままであるように構成されても良い。図１６の例では（ここに説明される他の図のいくつかと同様に）、２つの光学的構成要素間の線又は矢印は、ファイバー光学ケーブルを表しても良い。例として、カップラー６００Ａ及びアイソレータ６２０Ａは、２つの構成要素を接続する矢印により表されるファイバー光学ケーブルによって一緒に結合されても良い。他の例として、図１６に図示される入力または出力は、各々、ファイバー光学ケーブルを表しても良い。
実施形態では、ポンプ・レーザー６４０は、利得ファイバー６６０のドーパントの光励起を提供するのに適するいかなる波長で光を生成しても良い。例として、ポンプ・レーザー６４０は、約９０８ｎｍ、９１５ｎｍ、９４０ｎｍ、９６０ｎｍ、９７６ｎｍ、９８０ｎｍ、１０５０ｎｍ、１０６４ｎｍ、１４５０ｎｍ、または、１４８０ｎｍの動作波長を備えるファイバー結合レーザー・ダイオードであっても良い。他の例として、エルビウムドープまたはエルビウム／イッテルビウムドープ利得ファイバ６６０は、９７６ｎｍのレーザー・ダイオードでポンピングされても良い。実施形態では、ポンプ・レーザー６４０は、ＣＷ光源として動作しても良く、また、平均の光ポンプ・パワーのいかなる適切な量、例えば、約１００ｍＷ、５００ｍＷ、１Ｗ、２Ｗ、５Ｗ、または、１０Ｗのポンプ・パワーを生成しても良い。実施形態では、ポンプ・レーザー６４０からの光は、ポンプ波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）６５０を介して利得ファイバー６６０に結合されても良い。ポンプＷＤＭ６５０は、特有の波長を有するポート１での入力増幅器光を異なる波長を有するポート２でのポンプ光に結合させ、結合された光をポート３で送出する３ポート・デバイスを指しても良い。例として、入力増幅器光は、概ね１５３０から１５６５ｎｍまでの波長を有しても良く、また、概ね９７５から９８５ｎｍまでの波長を有するポンプ・レーザー光を備えるポンプＷＤＭ６５０により結合されても良い。その後で、結合された光は、利得ファイバー６６０に結合され、ポンプ・レーザー光は、利得ファイバー６６０をポンピングし、入力増幅器光は、増幅される。入力増幅器光は、利得ファイバーを通る第１のパスを作り、リフレクタ６７０により反射され、その後で、利得ファイバー６６０を通る第２のパスを作る。その後で、増幅された光は、ポンプＷＤＭ６５０を通過し、サーキュレータ５１０のポート２に戻り、そこで、ポート３に送られる。
実施形態では、リフレクタ６７０は、ミラーまたはＦＢＧ５２０を含んでも良い。例として、リフレクタ６７０は、利得ファイバー６６０から光を受信し、受信された光を利得ファイバー６６０に反射し戻すように構成されたメタリックまたはダイクロイックのミラーを含んでも良い。他の例として、リフレクタ６７０は、光検出及び測距システム１００の１つ以上の動作波長に対応する光を反射し、また、反射された波長から離れた光を送信し若しくは減衰するように構成された１つ以上のＦＢＧ５２０を含んでも良い。例えば、リフレクタ６７０は、概ね１４００ｎｍから概ね１４４０ｎｍまでの間の光を反射し、また、概ね１３００ｎｍから１４００ｎｍまで、及び、概ね１４４０ｎｍから１５４０ｎｍまでに亘る光を送信するＦＢＧ５２０を含んでも良い。実施形態では、ダブル・パス増幅器４７０は、サーキュレータ５１０、第１の端及び第２の端を有する利得ファイバー６６０、ＦＢＧ５２０を含んでも良く、利得ファイバー６６０の第１の端は、サーキュレータ５１０に結合され、第２の端は、ＦＢＧ５２０に結合されている。図１６では、利得ファイバー６６０の上端は、ポンプＷＤＭ６５０を介してサーキュレータ５１０のポート２に結合されており、利得ファイバー６６０の下端は、リフレクタ６７０に結合されており、１つ以上のＦＢＧ５２０を含んでも良い。
実施形態では、リフレクタ６７０は、増幅器４７０により受信され増幅される入力光の波長で光を反射するＦＢＧ５２０を含んでも良い。例として、増幅器４７０は、約１５５２ｎｍの波長を有する光パルスを受信しても良く、また、リフレクタ６７０は、１５５２ｎｍで光を反射するように構成されたＦＢＧ５２０を含んでも良い。ＦＢＧ５２０は、図１２について上述されたＦＢＧ５２０と同様であっても良い。ＦＢＧ５２０は、いかなる適切な帯域幅（例えば、Δλは、概ね、０．１ｎｍ、０．２ｎｍ、０．５ｎｍ、１ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍまたは２０ｎｍであっても良い。）に亘るいかなる適切な反射率（例えば、５０％、７５％、９０％、９５％、９９％、または、９９．９％以上の反射率）を有しても良い。例として、リフレクタ６７０は、１５５２ｎｍを中心とする２ｎｍの帯域幅に亘り９９％以上の反射率を備えるＦＢＧ５２０を含んでも良い。他の例として、リフレクタ６７０は、１５５０ｎｍを中心とする１０ｎｍの帯域幅に亘り９０％以上の反射率を備えるＦＢＧ５２０を含んでも良い。実施形態では、リフレクタ６７０は、比較的狭反射率範囲（例えば、帯域幅Δλは、０．１ｎｍ、０．２ｎｍ、０．５ｎｍ、１ｎｍ、または、２ｎｍ以上であっても良い。）を備えるＦＢＧ５２０を含んでも良く、また、光検出及び測距システム１００は、動作波長がＦＢＧ５２０の反射率範囲に一致するように温度安定化されたレーザー・ダイオード４４０を含んでも良い。
実施形態では、リフレクタ６７０は、１つ以上の動作波長で光を反射し、また、１つ以上の動作波長から離れた光を送信し又は減衰するＦＢＧ５２０を含んでも良い。例として、ＦＢＧ５２０は、約１５５５ｎｍから約１５６０ｎｍまでの光を反射し、また、ＦＢＧ５２０は、その範囲の外側の波長で光を送信しても良い。実施形態では、反射率の範囲の外側では、ＦＢＧ５２０は、５０％、２０％、１０％、５％、２％、１％、０．５％以下である、または、いかなる適切な反射率値以下である反射率を有しても良い。例として、１５５５ｎｍから１５６０ｎｍまでの反射率範囲を備えるＦＢＧ５２０は、約１４５５ｎｍから１５５５ｎｍまでの範囲、及び、約１５６０ｎｍから１６６０ｎｍまでの範囲に亘る５０％（または、５０％以上の伝送）以下の反射率を有しても良い。実施形態では、帯域外光（例えば、ＦＢＧ５２０の反射率範囲の外側である光）は、ＦＢＧ５２０を通じて実質的に送信されても良い。図１６では、ＦＢＧ５２０を含むリフレクタ６７０は、光がリフレクタ６７０から放出され、反射して利得ファイバー６６０に戻されないように、帯域外光（例えば、利得ファイバー６６０で生成されたＡＳＥ等の光雑音）を送信しても良い。実施形態では、ＦＢＧ５２０を含むリフレクタ６７０は、リフレクタ６７０により受信される帯域外光の５０％、６０％、８０％、９０％、９５％、または９９％以上を除去することによりスペクトル・フィルタとして機能しても良い。例として、利得ファイバー６６０で生成され、リフレクタ６７０に伝播するＡＳＥ光の９０％以上は、リフレクタ６７０を介して送信され、また、増幅器４７０から効果的に除去されても良い。実施形態では、リフレクタ６７０は、ポンプ・レーザー波長（例えば、９７６ｎｍ）で光を反射するＦＢＧ５２０を含んでも良い。利得ファイバー６６０で吸収されない、ポンプ・レーザー６４０からの光は、リフレクタ６７０により反射され、利得ファイバー６６０を通る第２のパスを作っても良い。ポンプ・レーザー光のより大きい部分が、利得ファイバー６６０を通る２つのパスをポンプ光に作らせるように構成することにより吸収されても良いことから、上記により、ポンピングの効率が改善するとの結果になる。
実施形態では、リフレクタ６７０は、一連に結合された２以上のＦＢＧ５２０を含んでも良い。例として、リフレクタ６７０は、上述した波長依存遅延線５００と同様な波長依存遅延線を含んでも良い。実施形態では、波長依存遅延線を備えるリフレクタ６７０は、図１２に例示された、一連に接続されたＮ個のＦＢＧ５２０及びＮ−１個のファイバー遅延５３０を含んでも良い。例として、リフレクタ６７０は、帯域幅光パルスをＮ個の時間遅延光パルスに分離し、または、Ｎ個の時間一致光パルスをＮ個の時間遅延光パルスに分離する波長依存遅延線を含んでも良い。他の例として、増幅器４７０への入力光は、Ｎ個の異なる波長を有するＮ個の時間一致光パルスを含んでも良く、また、増幅器４７０からの出力光は、波長に従って互いについて時間的に遅延するＮ個の増幅されたパルスを含んでも良い。
実施形態では、カップラー６００Ａは、入力光の一部を分離し、ＰＤ６１０Ａに送るファイバ光スプリッタまたはタップ・カップラーであってもよい。分離されない残りの光は、アイソレータ６２０に伝播する。同様に、カップラー６００Ｂは、出力光の一部を分離し、ＰＤ６１０Ｂに送信し、残りの光がフィルタ６３０に進むタップ・カップラーであってもよい。タップ・カップラー６００Ａまたは６００Ｂは、各々、ＰＤ６１０ＡまたはＰＤ６１０Ｂに、約０．５％、１％、２％、３％、５％、１０％、または、他のいかなる適切なパーセンテージで結合しても良い。例として、入力カップラー６００Ａは、入力光の約１０％を分離し、ＰＤ６１０Ａに向け、入力光の残りの約９０％をアイソレータ６２０Ａに送っても良い。他の例として、出力カップラー６００Ｂは、増幅された光の約１％を分離し、ＰＤ６１０Ｂへ向け、増幅光の残りの約９９％をフィルタ６３０へ送っても良い。実施形態では、増幅器４７０は、入力カップラー６００Ａ、出力カップラー６００Ｂ、または、入力カップラー６００Ａ及び出力カップラー６００Ｂの両者を含んでも良い。
実施形態では、ＰＤ６１０ＡまたはＰＤ６１０Ｂは、シリコン、ゲルマニウム、または、ＩｎＧａＡｓＰＮ、または、ＰＩＮフォト・ダイオードであっても良い。実施形態では、カップラー６００Ａ及びＰＤ６１０Ａは、増幅器４７０に入射する光をモニターするために用いられても良く、また、カップラー６００ＢおよびＰＤ６１０Ｂは、増幅後の光をモニターするために用いられても良い。例として、ＰＤ６１０Ａは、カップラー６００Ａから、分離された入力光を受信しても良く、また、ＰＤ６１０Ａは、受信された光に基づき、電気信号を生成しても良い。同様にして、ＰＤ６１０Ｂは、カップラー６００Ｂから、分離された出力光を受信しても良く、また、ＰＤ６１０Ｂは、出力光に基づき、電気信号を生成しても良い。ＰＤ６１０ＡまたはＰＤ６１０Ｂからの電気信号は、各々、入力光または出力光の状況をモニターするために、プロセッサまたはコントローラ１５０へ送られても良い。もし、ＰＤ６１０Ａからの電気信号の電圧または電流が、特有の所定の閾値レベルを下回るならば、プロセッサまたはコントローラ１５０は、増幅器４７０に入射する光が不十分であると決定しても良い。増幅器４７０は、増幅器４７０へのあり得るダメージを回避すべく、シャットダウンされ、または、ディスエーブル（例えば、ポンプ・レーザー６４０は、ターンオフし、または、生成する光の量が低減されても良い。）されても良い。もし、ＰＤ６１０Ｂからの電気信号の電圧または電流が、特有の所定の閾値レベルを下回るならば、プロセッサまたはコントローラ１５０は、増幅器４７０に問題があると決定しても良い（例えば、光ファイバーが破壊されており、ポンプ・レーザー６４０が故障しており、または、増幅器４７０の他の構成要素の一つが故障していることである。）。実施形態では、ＰＤ６１０Ａまたは６１０Ｂからの信号は、増幅器４７０の利得または出力パワーを調整し又はモニターするために用いられても良い。例として、ＰＤ６１０Ａ及びＰＤ６１０Ｂからの信号の比率は、増幅器４７０の利得を決定するために用いられても良く、また、増幅器利得は、ポンプ・レーザー電流を変化させることにより（ポンプ・レーザー６４０により供給されるポンプ・パワーの量を変化させる）、調整されても良い。他の例として、ＰＤ６１０Ｂからの信号は、増幅器４７０の出力パワーを決定するために用いられても良く、また、増幅器出力パワーは、ポンプ・レーザー６４０に供給される電流を変化させることにより、調整されても良い。
実施形態では、増幅器４７０は、入力光アイソレータ６２０Ａまたは出力光アイソレータ６２０Ｂを含んでも良い。光アイソレータ（６２０Ａ、６２０Ｂ）は、ファラデー回転子を含んでも良く、また、光アイソレータの動作は、アイソレータを通って進行する光の偏光が、光の進行方向に拘わらず、同じ方向に回転するというファラデー効果に基づいても良い。実施形態では、光アイソレータ（６２０Ａ、６２０Ｂ）は、後方伝播光を低減しまたは減衰するように構成されたファイバー結合デバイスであっても良い。後方伝播光は、利得ファイバー６６０からのＡＳＥ光から、または、増幅器４７０の構成要素の１つ以上の光インターフェイスでの光反射から生じても良く、後方伝播光は、シード・レーザー４００、レーザー・ダイオード４４０、または、増幅器４７０を不安定にし、また、損傷を与える。図１６のアイソレータ６２０Ａ、６２０Ｂは、光が、アイソレータに描かれた矢印の方向に通過することを可能にし、また、反対方向に伝播することを妨げる。図１６では、レーザー・ダイオード４４０は、増幅器４７０へ入力光を供給しても良く、また、アイソレータ６２０Ａは、レーザー・ダイオード４４０に戻る後方伝播光の量を著しく低減しても良い。図１６の増幅器４７０の出力は、第２の増幅器に結合されても良く、また、アイソレータ６２０Ｂは、伝播して増幅器４７０に戻る光の量を低減しても良い。
図１６で、入力アイソレータ６２０Ａは、光がカップラー６００Ａからサーキュレータ５１０のポート１へ伝播することを可能にし、しかし、逆方向に伝播する光は、減衰される。例として、サーキュレータ５１０のポート１からアイソレータ５２０Ａへ伝播する後方反射光は、５ｄＢ、１０ｄＢ、２０ｄＢ、３０ｄＢ、４０ｄＢ、５０ｄＢ以上、または、他のいかなる適切な減衰値以上で、減衰されても良い。他の例として、もし、アイソレータ６２０Ａが、後方反射光を３０ｄＢ以上だけ減衰すれば、サーキュレータ５１０のポート１から伝播する光の０．１％以下は、アイソレータ６２０Ａを通り、カップラー６００Ａへ送信されても良い。実施形態では、サーキュレータ５１０は、光アイソレーション機能を実行しても良い。例として、増幅器４７０は、アイソレータ６２０Ａまたは６２０Ｂを含まなくても良く、また、サーキュレータ５１０は、入力または出力光アイソレータとして動作する１つ以上の光要素を含んでも良い。
実施形態では、増幅器４７０は、光フィルタ６３０を含んでも良い。図１６のフィルタ６３０の出力光は、増幅器出力に向けて伝播する光雑音の５０％以上を除去するように構成されても良い（例えば、光雑音は、利得ファイバー６６により生成されるＡＳＥを含んでも良い。）。実施形態では、増幅器４７０は、増幅器入力に配置された光フィルタ６３０、増幅器出力に配置された光フィルタ６３０、または、増幅器４７０の入力及び出力の両者に配置された光フィルタ６３０を含んでも良い。実施形態では、増幅器４７０は、スペクトル・フィルタ（図１４で上述されたように）、または、時間フィルタ（図１５で上述されたように）を含んでも良い。例として、増幅器４７０は、増幅器４７０の入力に配置された光フィルタ６３０を含んでも良く、また、光フィルタ６３０は、スペクトル・フィルタ、時間フィルタ、または、スペクトル・フィルタ及び時間フィルタの両者の組み合わせを含んでも良い。入力光フィルタ６３０は、増幅器４７０の入力で、光雑音の量（例えば、前段の増幅器からのＡＳＥ）を低減しても良い。図１６の例では、増幅器４７０は、増幅器４７０の出力に配置された光フィルタ６３０を含む。出力光フィルタ６３０（スペクトル・フィルタ、時間フィルタ、または、スペクトル・フィルタ及び時間フィルタの組み合わせを含んでも良い。）は、増幅器４７０から伝播する増幅された光パルスを伴う光雑音の量を低減しても良い。光雑音は、サーキュレータのポート３に結合され、また、増幅器出力に向かって結合された利得ファイバー６６０からのＡＳＥを含んでも良い。例として、図１６の光フィルタ６３０は、増幅器４７０の出力からのＡＳＥの８０％以上を除去しても良い。
図17は、ガラス・ホスト（例えば、溶融シリカ）に取り込まれたエルビウム及びイッテルビウム・イオンの吸収スペクトルを例示する。エルビウムは、約９５０ｎｍから約１０２０ｎｍまでに亘る吸収スペクトルを示す。イッテルビウムは、約８９０ｎｍから約１０２０ｎｍまでに亘る吸収スペクトルを示す。エルビウムおよびイッテルビウムは、約９７０ｎｍから約９８５ｎｍまでの間でピーク吸収を有する。例として、エルビウム・ドープまたはイッテルビウム・ドープ・ファイバ増幅器４７０は、約９７６ｎｍまたは９８０ｎｍの波長を有するポンプ・レーザー６４０によりポンピングされても良い。
図１８は、エルビウム及びイッテルビウムの組み合わせでドープされたグラス・ホストの吸収及び放射のスペクトルを例示する。エルビウム／イッテルビウムの放射スペクトルは、約１４７０ｎｍから約１６３０ｎｍまでに亘る。例として、Ｅｒ：Ｙｂドープ・利得ファイバーを備えるＥＹＤＦＡは、約１４７０ｎｍから約１６３０ｎｍまでの間の波長を有する光を増幅するために用いられても良い。
図１９は、シングル・パス・ファイバー光増幅器４７０を例示する。図１９では、入力光は、利得ファイバー６６０を通る単一のパスを作り、また、増幅器４７０の出力を通過した後に、増幅された出力光は、他の増幅器４７０、デマルチプレクサ、光学的リンク３３０、または、センサー・ヘッド３１０に送られても良い。実施形態では、シングル・パス増幅器４７０は、１つ以上の光フィルタ（例えば、６３０Ａまたは６３０Ｂ）、カップラー（例えば、６００Ａまたは６００Ｂ）、フォト・ダイオード（例えば、６１０Ａまたは６１０Ｂ）、アイソレータ（例えば、６２０Ａ、６２０Ｂ）、利得ファイバー６６０、ポンプ・レーザー（例えば、６４０Ａ、６４０Ｂ）、または、ポンプＷＤＭ（例えば、６５０Ａまたは６５０Ｂ）を含んでも良い。図１９に例示されたシングル・パス増幅器４７０は、入力フィルタ６３０Ａ、入力カップラー６００Ａ、ＰＤ６１０Ａ、及び入力アイソレータ６２０Ａを含む入力を有する。増幅器４７０の光利得は、各々、ポンプＷＤＭ６５０Ａ、６５０Ｂを通って利得ファイバー６６０に結合されたポンプ・レーザー６４０Ａ、６４０Ｂによって供給される。図１９の利得ファイバー６６０は、エルビウム・ドープ、または、エルビウム／イッテルビウム・ドープの利得ファイバー６６０であっても良い。図１９に例示されたシングル・パス増幅器４７０は、出力アイソレータ６２０Ｂ、出力カップラー６００Ｂ、ＰＤ６１０Ｂ、及び、出力フィルタ６３０Ｂを含む出力を有する。
実施形態では、増幅器４７０は、１個、２個、３個、または、他のいかなる適切な数のポンプ・レーザー６４０を含んでも良い。図１６のダブル・パス増幅器４７０は、１個のポンプ・レーザー６４０を含み、また、図１９のシングル・パス増幅器４７０は、２個のポンプ・レーザー（６４０Ａ、６４０Ｂ）を含む。実施形態では、ダブル・パス増幅器４７０は、１個のポンプ・レーザー６４０（図１６に例示されたように）を含んでも良く、また、ダブル・パス増幅器４７０は、２個のポンプ・レーザー６４０（例えば、利得ファイバー６６０の各端に結合された１個のポンプ・レーザー）を含んでも良い。実施形態では、シングル・パス増幅器４７０は、１個のポンプ・レーザー（例えば、ポンプ・レーザー６４０Ａ、６４０Ｂ）を有しても良く、また、シングル・パス増幅器４７０は、２個のポンプ・レーザー（ポンプ・レーザー６４０Ａ、６４０Ｂ）を有して良い。実施形態では、ポンプ・レーザーは、増幅器４７０により増幅された光について前方励起し、または、後方励起しても良い。図１９では、ポンプ・レーザー６４０Ａは、前方励起ポンプ・レーザー（例えば、ポンプ・レーザー光は、増幅器４７０により増幅された光と同じ方向に伝播する。）であり、また、ポンプ・レーザー６４０Ｂは、後方励起ポンプ・レーザー（例えば、ポンプ・レーザー光は、増幅された光と反対方向に伝播する。）である。実施形態では、１個のポンプ・レーザーは、利得ファイバー６６０の両端にポンプ光を供給するために用いられても良い。例として、図１９のポンプ・レーザー６４０Ａは、２個のファイバーに分離されても良く（例えば、３ｄＢファイバー光パワー・スプリッターにより）、一方のファイバーは、ポンプＷＤＭ６５０Ａに結合され、他方のファイバーは、ポンプＷＤＭ６５０Ｂに結合される。実施形態では、異なる波長を備える２つ以上のポンプ・レーザーは、波長結合器またはＷＤＭデバイスを用いて結合されても良い。例として、９７４ｎｍで動作するポンプ・レーザーからの光は、９７６ｎｍで動作するポンプ・レーザーからの光と結合しても良く、また、９７４ｎｍ及び９７６ｎｍの結合されたポンプ光は、利得ファイバー６６０に結合されても良い。実施形態では、複数のポンプ・レーザーを含む増幅器４７０は、より高いポンピング・パワーを利得ファイバーに供給しても良く、また、ポンプ・レーザーの１つが故障する場合に、冗長なポンプ・レーザー源を供給しても良い。
図２０は、自由空間出力光線１２５を生成するブースタ増幅器４７０を例示する。実施形態では、ブースタ増幅器４７０は、出力光線１２５をスキャナー１２０またはセンサー・ヘッド３１０に送る増幅器を指しても良く、また、ブースタ増幅器４７０は、一連の２つ以上の増幅器での増幅の最終段を提供する増幅器を指しても良い。例として、図２０のブースタ増幅器４７０は、１つ以上の前段の増幅器（例えば、シングル・ステージ増幅器４７０またはダブル・ステージ増幅器４７０）により増幅された光パルスを受信しても良く、また、ブースタ増幅器４７０は、スキャナー１２０またはセンサー・ヘッド３１０に向けられる自由空間出力光線１２５を生成しても良い。他の例として、ブースタ増幅器４７０は、増幅されていない光パルス（例えば、パルス・レーザー・ダイオードから）を受信しても良く、また、ブースタ増幅器４７０は、自由空間出力光線１２５をスキャナー１２０へ送ることに先立ち、単一段の光増幅を提供しても良い。実施形態では、ブースタ増幅器４７０は、利得ファイバー６６０で生成された、増幅された光パルスを受信し、増幅された光パルスを含む自由空間光線１２５を生成するように構成された出力コリメータ３４０を含んでも良い。例として、図２０のブースタ増幅器４７０は、出力コリメータ３４０で終端されたファイバー光増幅器であっても良く、また、出力コリメータ３４０は、自由空間出力光線１２５を生成しても良い。
実施形態では、ブースタ増幅器４７０は、光パワー利得のいかなる適切な量、例えば、概ね３ｄＢ、５ｄＢ、７ｄＢ、１０ｄＢ、１５ｄＢ、２０ｄＢ、または、３０ｄＢのゲインを提供しても良い。例として、ブースタ増幅器４７０は、１００ｍＷの平均パワーを備えるパルスを受信し、また、約１０ｄＢの光利得に対応して、１Ｗの平均パワーを備える増幅されたパルスを生成しても良い。実施形態では、ブースタ増幅器４７０は、単一のポンプ・レーザー６４０（例えば、前方励起または後方励起のポンプ・レーザー）、または、２つ以上のポンプ・レーザー（例えば、前方励起のポンプ及び後方励起のポンプ）を含んでも良い。例として、ブースタ増幅器４７０は、増幅器４７０の出力側に配置された後方励起ポンプ・レーザーを含んでも良い。図２０では、ブースタ増幅器４７０は、増幅器４７０の入力側に配置された前方励起ポンプ・レーザー（ポンプＷＤＭ６５０に沿って）を含む。
実施形態では、ブースタ増幅器４７０は、ダブル・クラッド・利得ファイバー６６０である利得ファイバー６６０を含んでも良い。実施形態では、ダブル・クラッド・利得ファイバー６６０は、コア、インナー・クラッド、および、アウター・クラッドを含んでも良く、コアは、希土類材料でドープされる。例として、コアは、エルビウムでドープされても良く、また、ダブル・クラッド・利得ファイバー６６０は、Ｅｒ：Ｙｂ共添加ファイバであっても良く、コアは、エルビウム及びイッテルビウムの組み合わせにより添加される。コア、インナー・クラッド、及び、アウター・クラッドの屈折率は、ポンプ・レーザー光が主にインナー・クラッド中で伝播するように閉じ込められ、また、増幅された光が主にコア中で伝播するように閉じ込められるように構成されても良い。実施形態では、ダブル・クラッド・利得ファイバー６６０は、いかなる適切な直径を備えるコア、例えば、約７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ、１２μｍ、２０μｍ、または、２５μｍの直径を有しても良い。実施形態では、利得ファイバー６６０は、希土類材料でドープされたコアを含むダブル・クラッド・フォトニック結晶ファイバであってもよく、コアは、利得ファイバー６６０の長さに沿って伸びる孔の配列によって取り囲まれている。
実施形態では、増幅器４７０は、クラッド・パワー・ストリッパー６８０を含んでも良く、クラッド・パワー・ストリッパー６８０は、また、クラッド・モード・ストリッパーを指しても良い。クラッド・パワー・ストリッパー６８０は、ダブル・クラッド・利得ファイバー６６０中のインナー・クラッドまたはアウター・クラッドから光を吸収し、または、除去するために用いられても良い。例として、クラッド・パワー・ストリッパー６８０は、ポンプ・レーザー６４０から利得ファイバー６６０の反対側に配置されても良く、クラッド・パワー・ストリッパー６８０は、利得ファイバー６６０に吸収されることなく、利得ファイバー６６０を通じて伝播する、残留し吸収されていないポンプ・レーザー光を除去しても良い。例として、残留しているポンプ・レーザー光は、残留したポンプ光が増幅器４７０を出るときに、増幅されたパルスに同行することを防止すべく、利得ファイバー６６０のインナー・クラッドから除去されても良い。更に、クラッド・パワー・ストリッパー６８０は、インナー・クラッドまたはアウター・クラッド中を伝播する利得ファイバー６６０により生成されるＡＳＥを除去しても良い。
図２１は、３個の増幅器４７０（増幅器１、増幅器２、及び増幅器３）を含む光検出及び測距システム１００を例示する。図２１の例では、光検出及び測距システム１００は、レーザー３００、光学的リンク３３０、及び、センサー３１０を含む。レーザー３００は、シード・レーザー４００、増幅器１、及び、増幅器２の入力部を含み、光学的リンク３３０は、増幅器２の利得ファイバー６６０を含む。センサー・ヘッド３１０は、増幅器２の出力部（例えば、フィルタ６３０Ｂ）に沿って、増幅器３およびスキャナー１２０を含む。実施形態では、増幅器１は、ダブル・パス増幅器（例えば、図１６に例示されたダブル・パス増幅器４７０と同様）であっても良く、また、増幅器２は、シングル・パス増幅器４７０（例えば、図１９に例示されたシングル・パス増幅器４７０と同様に）であっても良い。増幅器１は、前段増幅器として機能し、シード・レーザー４００からのシード・パルスを増幅しても良い。増幅器２は、増幅器１からのパルスを受信し増幅する中断増幅器として機能する。増幅器３は、最終の増幅段を提供し、また、スキャナー１２０に送られる自由空間出力光線１２５を生成するブースタ増幅器として機能する（例えば、図２０に例示された増幅器４７０と同様）。実施形態では、光は、光ファイバー（例えば、ＳＭファイバー、ＭＭファイバー、ＰＭファイバー、ＬＭＡファイバー、フォトニック液晶ファイバー、または、フォトニック・バンドギャップ・ファイバー）により増幅器４７０の内部または外部に結合されても良く、また、光は、自由空間光線（例えば、増幅器出力は、自由空間コリメータ３４０により終端されても良い。）により増幅器の内部または外部に結合されても良い。
実施形態では、光検出及び測距システム１００は、１つ以上の光増幅器４７０を備えるレーザー３００を含んでも良く、また、光検出及び測距システム１００は、複数の光学的リンク３３０を含んでも良い。各光学的リンク３３０は、光増幅器４７０の利得ファイバー６６０を含んでも良く、利得ファイバー６６０は、光学的リンク３３０の一部または実質的に全てに沿って分配されている。図２１では、レーザー３００は、増幅器１を含み、また、光学的リンク３３０は、増幅器２の利得ファイバー６６０を含む。図２１では、利得ファイバー６６０は、光学的リンク３３０の一部であり、また、利得ファイバー６６０は、光パルスを増幅し、他方で、パルスは、レーザー３００からセンサー３１０へ運ばれる。実施形態では、光検出及び測距システム１００の各光学的リンク３３０は、ファイバー光増幅器４７０の利得ファイバー６６０を含んでも良く、利得ファイバー６６０は、シード・レーザー４００、レーザー・ダイオード４４０、または、前段の増幅器４７０から受信される光パルスを増幅するように構成されている。図２１では、利得ファイバー６６０は、光パルスを増幅し、他方で、光は、レーザー３００から、対応するセンサー・ヘッド３１０へ伝播する。更に、利得ファイバー６６０は、レーザー３００と、対応するセンサー・ヘッド３１０との間の光学的リンク３３０の少なくとも一部を形成する。
実施形態では、増幅器４７０の１つ以上の構成要素は、光検出及び測距システム１００の１つ以上の異なる部品に配置されても良く、また、増幅器４７０は、分布型増幅器４７０を指しても良い。例として、分布型増幅器４７０は、レーザー３００、ファイバー光学的リンク３３０、またはセンサー・ヘッド３１０に少なくとも部分的に配置された、１つ以上のフィルタ６３０、アイソレータ６２０、カップラー６００、ＰＤ６１０、ポンプ・レーザー６４０、ポンプＷＤＭ６５０、または、利得ファイバー６６０を含んでも良い。他の例として、分布型増幅器４７０は、レーザー３００またはセンサー・ヘッド３１０（例えば、ポンプ・レーザー６４０は、前方励起または後方励起であっても良い。）に配置された、１個のポンプ・レーザー６４０を含んでも良い。他の例として、分布型増幅器４７０は、レーザー３００に配置された１個のポンプ・レーザー６４０、及び、センサー３１０に配置された他のポンプ・レーザー６４０を含んでも良い。図２１の例では、増幅器２は、分布型増幅器４７０であり、入力フィルタ６３０Ａ、入力アイソレータ６２０、ポンプ・レーザー６４０、及び、ポンプＷＤＭ６５０は、レーザー３００に配置され、また、出力フィルタ６３０Ｂは、センサー３１０に配置される。
実施形態では、光検出及び測距システム１００は、複数のセンサー・ヘッド３１０を含んでも良く、各センサー・ヘッドは、１つ以上の光増幅器４７０（例えば、前段増幅器、中段増幅器、または、ブースタ増幅器）を含み、これらの増幅器は、センサー・ヘッド増幅器４７０を指しても良い。センサー・ヘッド増幅器４７０は、対応する光学的リンク３３０から光パルスを受信し、受信された光パルスを増幅するように構成されても良い。センサー・ヘッド増幅器４７０は、光学的リンク３３０によりセンサー・ヘッド３１０へ運ばれる光パルスを増幅しても良く、また、センサー・ヘッド増幅器４７０は、パルスを増幅した後に、センサー・ヘッド３１０の視野を亘り走査するために、増幅された光パルスをスキャナー１２０へ向けても良い。図２１では、センサー・ヘッド３１０は、フィルタ６３０Ｂ、増幅器３、スキャナー１２０を含む。増幅器３は、フィルタ６３０Ｂを介してファイバー光学的リンク３３０からパルスを受信し、受信されたパルスを増幅し、増幅されたパルスをスキャナー１２０へ送るセンサー・ヘッド増幅器４７０である。実施形態では、センサー・ヘッド増幅器４７０は、ファイバー光増幅器または自由空間増幅器であっても良い。
実施形態では、光検出及び測距システム１００は、光検出及び測距システム１００の一つの部分の範囲内（例えば、レーザー３００の範囲内）に含まれるレーザー・システム（光源を指しても良い。）を含んでも良く、また、光検出及び測距システム１００は、光検出及び測距システム１００の２つ以上の部分の範囲内に含まれる分布型レーザー・システムを含んでも良い。例として、光パルスを生成し増幅するレーザー・システムは、レーザー３００の範囲内またはセンサー・ヘッド３１０の範囲内に位置しても良い。他の例として、光パルスを生成し増幅するレーザー・システムの１つ以上の部分は、レーザー３００、ファイバー光学的リンク３３０、またはセンサー・ヘッド３１０の範囲内に位置し、また、含まれても良い。図２１は、シード・レーザー４００、増幅器１、増幅器２、及び増幅器３を含む分布型レーザー・システムを例示し、レーザー・システムの一部は、レーザー３００、ファイバー光学的リンク３３０、及び、センサー・ヘッド３１０に配置されている。
実施形態では、光検出及び測距システム１００は、シード・レーザー４００；第１のファイバー光増幅器４７０；第１の光フィルタ６３０Ａ；及び、第２のファイバー光増幅器４７０を含むレーザー・システムを含んでも良い。実施形態では、レーザー・システムは、また、第２の光フィルタ６３０Ｂを含んでも良く、また、レーザー・システムは、また、第３のファイバー光増幅器４７０を含んでも良い。シード・レーザー４００は、第１の増幅器利得（例えば、１０ｄＢ、２０ｄＢ、３０ｄＢ、または、４０ｄＢ）を備える第１の増幅器４７０により増幅される光シード・パルスを生成し、増幅されたシード・パルス及びＡＳＥを含む第１の増幅器出力を生成しても良い。第１の光フィルタ６３０Ａ（スペクトル・フィルタ、時間フィルタ、または、スペクトル・フィルタおよび時間フィルタの組み合わせを含んでも良い。）は、第１の増幅器出力から、ＡＳＥの量を除去しても良い（例えば、ＡＳＥの概ね５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、または、９９％を除去する）。第２の増幅器４７０は、第１の光フィルタから増幅されたシード・パルスを受信し、受信されたパルスを第２の増幅器利得（例えば、１０ｄＢ、２０ｄＢ、３０ｄＢまたは４０ｄＢ）だけ増幅し、出力パルスを生成しても良い。実施形態では、出力パルスは、第３の増幅段、デマルチプレクサ４１０、ファイバー光学的リンク３３０、または、センサー３１０のスキャナー１２０へ送られても良い。実施形態では、レーザー・システムは、第２の増幅器４７０から出力パルスを受信し、第２の増幅器４７０により生成されるＡＳＥの量を除去する（例えば、ＡＳＥの概ね５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、または９９％を除去する）第２の光ファイバー６３０Ｂ（スペクトル・フィルタ、時間フィルタ、または、スペクトル・フィルタ及び時間フィルタの組み合わせを含んでも良い。）を含んでも良い。実施形態では、レーザー・システムは、第２の増幅器４７０から出力パルスを受信し、第３の増幅器利得（例えば、１０ｄＢ、２０ｄＢ、３０ｄＢ、または４０ｄＢ）だけ、パルスを増幅する第３の増幅器４７０を含んでも良い。実施形態では、第３の増幅器４７０からの増幅されたパルスは、第４の増幅器段、デマルチプレクサ４１０、ファイバー光学的リンク３３０、または、センサー３１０のスキャナー１２０へ送られても良い。
実施形態では、シード・レーザー４００により生成される光シード・パルスは、１μＷ以上の平均パワーを有しても良く、また、第２の増幅器４７０からの出力パルスは、１ｍＷの平均パワーを有しても良い。実施形態では、第１の増幅器利得及び第２の増幅器利得は、共に、４０ｄＢ以上の全体での光パワー利得に対応しても良い（例えば、第１の増幅器利得及び第２の増幅器利得の合計は、４０ｄＢ以上であっても良い。）。例として、第１の増幅器利得は、概ね、１０ｄＢ、２０ｄＢ、３０ｄＢに等して良く、また、増幅器利得は、概ね、１０ｄＢ、２０ｄＢ、または３０ｄＢに等しくても良い。他の例として、約５０ｄＢの全体の利得に対応すべく、第１の増幅器利得は、約３０ｄＢに等しくて良く、第２の増幅器利得は、約２０ｄＢに等しく良い。
実施形態では、レーザー・システムの第１のファイバー光増幅器４７０は、シングル・パス増幅器（例えば、エルビウム・ドープ、または、エルビウム／イッテルビウム・ドープ利得ファイバー６６０）を含んでも良く、また、第２のファイバー光増幅器４７０は、他のシングル・パス増幅器（例えば、エルビウム・ドープまたはエルビウム／イッテルビウム・ドープ利得ファイバー６６０）を含んでも良い。実施形態では、レーザー・システムの第１のファイバー光増幅器４７０は、ダブル・パス増幅器（例えば、サーキュレータ５１０、利得ファイバー６６０、及び、１つ以上のＦＢＧ５２０を備える）を含んでも良く、また、第２のファイバー光増幅器４７０は、シングル・パス増幅器（例えば、エルビウム・ドープまたはエルビウム／イッテルビウム・ドープ利得ファイバー６６０を備える）を含んでも良い。更に、レーザー・システムは、また、第３のファイバー光増幅器４７０を含んでも良く、第３の増幅器４７０は、ブースタ増幅器である（例えば、エルビウム・ドーパントまたはエルビウム及びイッテルビウム・ドーパントを含むダブル・クラッド・ファイバー６６０を備える）。実施形態では、第１のファイバー光増幅器４７０は、シングル・パス増幅器を含んでも良く、また、第２のファイバー光増幅器４７０は、自由空間出力光線を、センサー３１０のスキャナー１２０に送るブースタ増幅器であっても良い（例えば、第１の増幅器４７０は、レーザー３００に配置されても良く、また、第２の増幅器４７０は、センサー３１０に配置されても良い。）。図２１の光検出及び測距システム１００は、シード・レーザー４００、増幅器１、増幅器２、及び、増幅器３を含むレーザー・システムを指しても良い。増幅器１、２、３、は、上述したように、第１、第２、第３の増幅器にそれぞれ対応しても良い。更に、図２１のフィルタ６３０Ａ、６３０Ｂは、上述したように、第１、第２の光フィルタに対応しても良い。
実施形態では、２つまたは３つ増幅段を備えるレーザー・システムにより生成される出力パルスは、以下の１つ以上を含む出力パルス特性を有しても良い：
１００ＭＨｚ以下のパルス繰り返し周波数（例えば、概ね５００ｋＨｚ、６４０ｋＨｚ、７５０ｋＨｚ、１ＭＨｚ、２ＭＨｚ、４ＭＨｚ、５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、５０ＭＨｚ、または、１００ＭＨｚ）；
２０ナノ秒以下のパルス持続時間（例えば、概ね２００ｐｓ、４００ｐｓ、５００ｐｓ、８００ｐｓ、１ｎｓ、２ｎｓ、４ｎｓ、８ｎｓ、１０ｎｓ、１５ｎｓ、または２０ｎｓ）；
１％以下のデューティ・サイクル（例えば、概ね、０．０１％、０．０２％、０．０５％、０．１％、０．２％、０．５％、又は１％）；
１４００ｎｍから２０５０ｎｍまでの間の動作波長；
１０ナノ・ジュール以上のパルス・エネルギー（例えば、概ね、１０ｎＪ、５０ｎＪ、１００ｎＪ、５００ｎＪ、１μＪ、２μＪ、５μＪ、または、１０μＪ）；
１ワット以上のピーク・パルス・パワー（例えば、概ね、１Ｗ、１０Ｗ、５０Ｗ、１００Ｗ、２００Ｗ、５００Ｗ、１ｋＷ、２ｋＷ、または１０ｋＷ）；
５０ワット以下の平均パワー（例えば、概ね、５０Ｗ、２０Ｗ、１０Ｗ、５Ｗ、２Ｗ、１Ｗ、０．５Ｗ、または、０．１Ｗ）。
例として、レーザー・システムは、約５００ｋＨｚから約７５０ｋＨｚまでの間のパルス繰り返し周波数を備える出力光線１２５を生成しても良く、パルスは、約５００ｐｓから約５ｎｓまでの間のパルス持続時間を有しても良い。他の例として、レーザー・システムは、約０．０７５％のデューティ・サイクルに対応して、約７５０ｋＨｚのパルス繰り返し周波数及び約１ｎｓのパルス持続時間を備えるパルスを生成しても良い。他の例として、レーザー・システムは、約０．５％のデューティ・サイクルに対応して、約１ＭＨｚのパルス繰り返し周波数及び約５ｎｓのパルス持続時間を備えるパルスを生成しても良い。他の例として、レーザー・システムは、約１０ｎｓのパルス持続時間及び約１００ｎＪのパルス・エネルギーを備えるパルスを生成しても良く、これは、約１０Ｗのピーク・パワーを備えるパルスに対応する。他の例として、レーザー・システムは、約７００ｎｓのパルス持続時間及び約１μＪのパルス・エネルギーを備えるパルスを生成しても良く、これは、約１．４ｋＷのピーク・パワーを備えるパルスに対応する。他の例として、レーザー・システムは、約２μＪのパルス・エネルギー及び約１ＭＨｚのパルス繰り返し周波数を備えるパワーを生成しても良く、これは、約２Ｗの平均パワーに対応する。他の例として、レーザー・システムは、５０Ｗ以下の平均パワーを備える出力光線１２５を生成しても良く、出力光線１２５は、平均パワーの１％、５％、１０％、または２５％以下を構成するＡＳＥを含み、また、出力光線１２５中の光パルスは、それぞれ、平均パワーの９９％、９５％、９０％、または、７５％以上を構成する。
実施形態では、光増幅器４７０は、いかなる適切な配置を有するいかなる適切な数の光構成要素を含んでも良い。実施形態では、増幅器４７０は、図１６、１９、２０、または２１に図示された構成要素のいくつかを含んでも良く、全く含まなくても良く、また、全てを含んでも良い。実施形態では、増幅器４７０は、０個、１個、２個、または他のいかなる適切な数のカップラー及び関連するＰＤを含んでも良い。例として、増幅器４７０は、関連するＰＤを備える１個のカップラーのみ（例えば、入力カップラー６００Ａ及びＰＤ６１０Ａ、または、出力カップラー６００Ｂ及びＰＤ６１０Ｂ）を含んでも良く、また、増幅器４７０は、図１６に示されるように、入力カップラー６００Ａ及び出力カップラー６００Ｂ（関連するＰＤ６１０Ａ、６１０Ｂと一緒に）を含んでも良い。他の例として、増幅器４７０は、ポンプ・レーザー６４０からの光を取り出し、また、モニターするように構成されたカップラー及びＰＤを含んでも良い。他の例として、増幅器４７０は、入力カップラー６００Ａも出力カップラー６００Ｂを含まなくても良い。実施形態では、増幅器４７０は、０個、１個、２個、または、他のいかなる適切な数の光アイソレータを含んでも良い。例として、増幅器４７０は、図１６に示されるように、入力アイソレータ６２０Ａ、または、出力アイソレータ６２０Ｂを含んでも良く、また、増幅器４７０は、入力アイソレータ６２０Ａ、及び、出力アイソレータ６２０Ｂの両者を含んでも良い。増幅器４７０は、もし、パッケージ内に光アイソレータを含むレーザー・ダイオードにより生成される入力光パルスを受信するならば、入力アイソレータ６２０Ａを有しなくても良い。実施形態では、増幅器４７０は、０個、１個、２個、または、他のいかなる適切な数の光フィルタ６３０を含んでも良い。例として、増幅器４７０は、１個の光フィルタ６３０のみ（例えば、増幅器４７０の入力、または、出力に配置されたフィルタ）を含んでも良く、また、増幅器４７０は、増幅器４７０の入力及び出力の両者に配置された光フィルタ６３０を含んでも良い。
実施形態では、増幅器４７０は、いかなる適切な順序で配置されたいかなる適切な光構成要素を含んでも良い。例として、増幅器４７０は、アイソレータ（６２０Ａ、６２０Ｂ）により後続されるフィルタ６３０を含んでも良く、またその逆でも良い。実施形態では、増幅器入力は、フィルタ６３０、カップラー６００Ａ、アイソレータ６２０Ａ、または、いかなる適切な順序で配置された他のいかなる適切な構成要素を含んでも良い。例として、増幅器入力は、アイソレータ６２０Ａにより後続されるカップラー６００Ａを含んでも良く、また、増幅器入力は、カップラー６００Ａにより後続されるアイソレータ６２０Ａを含んでも良い。更に、増幅器入力は、カップラー６００Ａ又はアイソレータ６２０Ａの前後に配置されるフィルタ６３０を含んでも良い。図１６の増幅器４７０は、アイソレータ６２０Ａに後続されるカップラー６００Ａを含む入力を有する。実施形態では、増幅器出力は、アイソレータ６２０Ｂ、カップラー６００Ｂ、ＰＤ６１０Ｂ、フィルタ６３０、または、いかなる適切な順序で配置された他のいかなる構成要素を含んでも良い。例えば、増幅器出力は、フィルタ６３０に後続されるアイソレータ６２０Ｂを含んでも良く、また、その逆でも良い。図１６では、増幅器出力は、カップラー６００Ｂにより後続されるアイソレータ６２０Ｂを含み、カップラー６００Ｂは、フィルタ６３０により後続される。
実施形態では、２つ以上の構成要素は、単一のファイバー光パッケージに一緒に組み合わされても良い。例として、離散的または別個のカップラー６００Ａ及びアイソレータ６２０Ａを有するのではなく、２つの構成要素は、カップラー６００Ａ及びアイソレータ６２０Ａを含む単一のパッケージに一緒に組み合わされても良い。パッケージは、３つのファイバー光ポートを有しても良い：１つの入力ポート、１つの出力ポート、及び、ＰＤ６１０Ａへ送られる、分離された光のための１つのポートである。他の例として、カップラー６００Ａ、アイソレータ６２０Ａ、及びＰＤ６１０Ａは、単一のパッケージに一緒に組み合わされても良い。他の例として、アイソレータ６２０Ａ、及び、ポンプＷＤＭ６５０Ａは、単一のパッケージに一緒に纏められても良い。他の例として、ポンプＷＤＭ６５０Ｂ、及び、タップ・カップラー６００Ｂは、単一のパッケージに一緒に組み合わされても良い。他の例として、アイソレータ６２０Ａ、ポンプＷＤＭ６５０Ａ、及び、タップ・カップラー６００Ａは、単一のパッケージに一緒に組み合わされても良い。他の例として、アイソレータ６２０及びコリメータ６４０は、単一のパッケージに一緒に組み合わされても良い。
実施形態では、増幅器４７０の光構成要素の全て又は殆どは、単一のハウジング内に一緒に纏められても良く、ハウジングは、増幅器構成要素を有しまたは含む、箱、ケース、または、筺体を指しても良い。例として、図１６または図１９に例示された構成要素は、単一のハウジングに一緒に纏められて良く、ハウジングは、入力ファイバー及び出力ファイバーを有しても良い。ハウジングは、また、増幅器４７０へ／から電力また電気信号を運ぶための、１つ以上の電気的接続を含んでも良い。他の例として、図２０に図示された構成要素は、単一のハウジングに一緒に纏められても良く、ハウジングは、入力ファイバーを有しても良く、また、自由空間出力光線１２５を生成しても良い。実施形態では、２つ以上の増幅器４７０の光構成要素は、単一のハウジングに一緒に纏められても良い。例として、ハウジングは、ダブル・パス増幅器（例えば、図１６の増幅器４７０）の光構成要素、及び、シングル・パス増幅器（例えば、図１９の増幅器４７０）の光構成要素を含んでも良い。２つの増幅器は、２段の光増幅器を形成すべく一緒に結合されていても良い。実施形態では、レーザー３００の光構成要素は、単一のハウジングに一緒に纏められても良い。例として、図２１に図示された、シード・レーザー４００及び増幅器１は、単一のハウジングに一緒に纏められて良い。他の例として、図２１に図示された、シード・レーザー４００、増幅器１、及び増幅器２の入力部は、単一のパッケージに一緒に纏められても良い。実施形態では、シード・レーザー４００、及び、１つ以上の増幅器段４７０は、単一のパッケージに一緒に纏められても良い。例として、シード・レーザー４００、第１段増幅器（例えば、図１６の増幅器４７０）、及び、第２段増幅器（例えば、図１９の増幅器４７０）は、単一のハウジングに一緒に纏められても良い。更に、２つの増幅器４７０は、増幅器間に配置された光フィルタ６３０を含んでも良い。
実施形態では、１つ以上のファイバー光増幅器を備える従来のレーザー・システムは、光ファイバーにおける、比較的短い持続時間または比較的高いピーク・パワーである光パルスの伝播に関連する光非線形性を示しても良い。例として、自己位相変調（ＳＰＭ）、ラマン効果（例えば、ラマン散乱）、または、四波混合（ＦＷＭ）等の光非線形性は、増幅器４７０の利得の低減、光パルスの時間歪又はスペクトル歪、または、所望しない光の生成（例えば、光パルスからの異なる波長の光）を生じさせても良い。実施形態では、ここで記述され図示された光検出及び測距システム１００は、光非線形性に関連する影響の低減または緩和を提供しても良い。例として、センサー・ヘッド３１０への途中でパルスを増幅させる利得ファイバー６６０を含むファイバー光学的リンク３３０を備えるレーザー・システムは、ファイバーにおける所望しない非線形光効果に貢献することができる追加的な光ファイバーの必要性を低減しても良い。他の例として、より大きいコアの直径（例えば、ＬＭＡファイバー）を備える光ファイバーを用いることにより、光ファイバーでの光強度を低減することができ、これは、非線形な光効果を低減することになる。他の例として、ブースタ増幅器４７０を含むセンサー・ヘッド３１０を備える光検出及び測距システム１００は、最終の増幅段がセンサー・ヘッド３１０に配置され、また、光パルスがブースタ増幅器４７０により増幅された後に、追加の光ファイバーを通って伝播することを必要としなくて良いことから、低減された非線形の光効果を示しても良い。
実施形態では、ここで記述され図示されたレーザー・システムは、実質的により低いデューティ・サイクル、より低いパルス繰り返し周波数、より長いパルス期間、または、従来のレーザー・システムより高いパルス・エネルギーを有する光パルスの生成を可能にしても良い。例として、ここで記述された図示されたレーザー・システムは、１つ以上の光アイソレータ６２０または光フィルタ６３０を含んでも良く、レーザー・システムの光増幅器４７０が所望しないスプリアスな光（例えば、スプリアス光は、Ｑスイッチング又は自己発振により生成されても良い。）を放射することを妨げても良い。光アイソレータ６２０は、ＡＳＥ又は反射光が増幅器４７０を通って後方に伝播することを妨げることにより、スプリアス光の放射を妨げ、また、光フィルタ６３０は、レーザー・システムから所望しない光雑音を除去することにより、スプリアス光の放射を妨げても良い。スプリアス光の放射は、増幅器４７０を通って伝播し、また、増幅器４７０により増幅される連続する光パルス間の時間の間、禁止されても良い。パルス間でスプリアス光が生成されることを妨げることにより、ここで記述され図示されたレーザー・システムは、従来のレーザー・システムよりも低いデューティ・サイクル、または、低いパルス繰り返し周波数で動作することができても良い。
図２２は、シード・レーザー４００及び増幅器４７０を含むレーザー３００を備える光検出及び測距システム１００を例示する。実施形態では、レーザー３００は、シード・レーザー４００、及び、シード・レーザー４００により生成された光パルスを増幅する１つ以上の増幅器４７０を含んでも良い。例として、レーザー３００は、レーザー３００に配置された１つの増幅器４７０により増幅された光パルスを生成するシード・レーザー４００を含んでも良い。増幅されたパルスは、また、レーザー３００、光学的リンク３３０、または、センサー・ヘッド３１０に配置された、１つ以上の追加の増幅器４７０によって増幅されても良い。例として、レーザー３００の増幅器４７０は、シングル・パス増幅器またはダブル・パス増幅器であっても良く、また、光検出及び測距システム１００は、１つ以上の追加のシングル・パス増幅器、ダブル・パス増幅器、または、ダブル・クラッド・利得ファイバー６６０を備えるブースタ増幅器であっても良い。
図２３は、増幅器４７０を含む光学的リンク３３０を備える光検出及び測距システム１００を例示する。実施形態では、増幅器４７０は、もし、増幅器の利得ファイバー６６０が光学的リンク３３０に配置されれば、光学的リンク３３０に配置され、または、含まれることを指しても良い。例として、光学的リンク３３０は、増幅器４７０の利得ファイバー６６０、及び、レーザー３００を含んでも良く、また、センサー３１０は、増幅器４７０の１つ以上の他の構成要素（例えば、カップラー６００Ａ、６００Ｂ、ＰＤ６１０Ａ、６１０Ｂ、アイソレータ６２０、フィルタ６３０、ポンプ・レーザー６４０、または、ポンプＷＤＭ６５０）を含んでも良い。実施形態では、シード・レーザー４００は、レーザー３００に配置されても良く、また、光学的リンク３３０に配置された増幅器４７０により増幅される光パルスを生成しても良い。例として、シード・レーザー・パルスは、デマルチプレクサ４１０により分離されてもよく、或いは、光検出及び測距システム１００の光学的リンク３３０に結合されても良く、また、光学的リンク３３０の各々は、増幅器４７０を含んでも良い。シード・レーザー・パルスは、また、レーザー３００またはセンサー３１０に配置された１つ以上の追加の増幅器により増幅されても良い。例として、レーザー３００は、増幅器４７０を含んでも良く、また、光学的リンク３３０の増幅器４７０は、ブースタ増幅器として機能しても良い。他の例として、光学的リンク３３０の増幅器は、前段増幅器、または、中段増幅器として機能しても良く、また、センサー・ヘッド３１０は、自由空間出力光線１２５を生成するブースタ増幅器４７０を含んでも良い。
図２４は、増幅器４７０を含むセンサー・ヘッド３１０を備える光検出及び測距システム１００を例示する。実施形態では、光検出及び測距システム１００のセンサー・ヘッド３１０は、対応する光学的リンク３３０から光パルスを受信し、受信されたパルスを増幅する増幅器４７０を含んでも良い。実施形態では、シード・レーザー４００は、レーザー３００に配置されても良く、また、センサー・ヘッド３１０に配置された増幅器４７０により増幅される光パルスを生成しても良い。図２４のセンサー・ヘッド増幅器４７０は、自由空間出力光線１２５を生成するブースタ増幅器として機能しても良い。更に、センサー・ヘッド・ブースタ増幅器４７０に至る前に、シード・レーザー・パルスは、レーザー３００、光学的リンク３３０、または、センサー・ヘッド３１０に配置された、１つ以上の追加の前段増幅器または中段増幅器により増幅されても良い。
実施形態では、増幅器４７０の利得ファイバー６６０は、センサー・ヘッド３１０に配置されても良く、また、増幅器４７０のポンプ・レーザー６４０は、レーザー３００に配置されても良い。例として、レーザー３００に配置されたポンプ・レーザー６４０からの光は、光学的リンク３３０から離れた光ファイバーを介してセンサー・ヘッド３１０に送られても良い。他の例として、ポンプ・レーザー６４０からの光は、レーザー３００で生成された光パルスと結合しても良く、また、結合されたポンプ光及びパルスは、同じ光学的リンク３３０を介してセンサー・ヘッド３１０に送られても良い。例えば、光学的リンク３３０は、レーザー３００により生成されたポンプ光及び光パルスの両者をセンサー・ヘッド３１０へ運ぶように構成されたダブル・クラッド・ファイバーを含んでも良い。ダブル・クラッド・ファイバーは、インナー・クラッド及びアウター・クラッドを含んでも良いが、希土類ドーパントを含まなくても良く、また、光増幅を実行しなくても良い。レーザー３００で生成される光パルスは、ダブル・クラッド・ファイバーのコアを実質的に伝播しても良く、また、ポンプ光は、インナー・クラッドを実質的に伝播しても良い。センサー・ヘッド３１０の利得ファイバーは、ポンプ光によりポンピングされ、また、レーザー３００からの光パルスを増幅するダブル・クラッド・利得ファイバー６６０であっても良い。
実施形態では、光検出及び測距システム１００は、図２２から図２４までに示された２つ以上の構成の組み合わせを備えるレーザー・システムを含んでも良い。例として、レーザー・システムは、いかなる適切な構成を有する２つの増幅器４７０を含んでも良く、例えば、レーザー３００に配置された第１の増幅器４７０、及び、光学的リンク３３０またはセンサー・ヘッド３１０に配置された第２の増幅器４７０；光学的リンク３３０に配置された第１の増幅器４７０、及び、センサー・ヘッド３１０に配置された第２の増幅器４７０；レーザー３００に配置された２つの増幅器４７０；センサー・ヘッド３１０に配置された２つの増幅器４７０；を含んでも良い。他の例として、レーザー・システムは、いかなる適切な構成を有する光増幅器４７０を含んで良く、例えば、レーザー３００に配置された第１の増幅器４７０、光学的リンク３３０に配置された第２のの増幅器４７０、及び、センサー・ヘッド３１０に配置された第３のの増幅器４７０；レーザー３００に配置された２つの増幅器４７０、及び、光学的リンク３３０またはセンサー・ヘッド３１０に配置された第３の増幅器４７０；レーザー３００に配置された１つの増幅器４７０、及び、センサー・ヘッド３１０に配置さえた２つの増幅器４７０；レーザー３００に配置された３つの増幅器４７０；センサー・ヘッド３１０に配置された３つの増幅器４７０；を含んでも良い。実施形態では、増幅器４７０は、２つの増幅器４７０間、または、増幅器の入力または出力に配置された、１つ以上の光フィルタ６３０を含んでも良い。
実施形態では、レーザー・システムは、レーザー３００、光学的リンク３３０、または、センサー・ヘッド３１０を含む光検出及び測距システム１００の一部であっても良い。レーザー・システムは、シード・レーザー４００、第１のファイバー光増幅器４７０、及び、第２のファイバー光４７０を含んでも良い。シード・レーザー４００は、第１、第２の増幅器４７０により増幅される光パルスを生成しても良い。シード・レーザー４００は、レーザー３００に配置されても良く、また、光学的リンク３３０は、レーザー３００をセンサー・ヘッド３１０に結合しても良い。第１の増幅器４７０は、レーザー３００、光学的リンク３３０、または、センサー・ヘッド３１０に配置されても良い。第２の増幅器４７０は、レーザー３００、光学的リンク３３０、または、センサー・ヘッド３１０に配置されても良い。例として、第１の増幅器４７０及び第２の増幅器４７０は、共に、レーザー３００に配置されても良い。他の例として、増幅器４７０は、光学的リンク３３０に配置されても良く、また、第２の増幅器４７０は、光学的リンク３３０の長さに沿って分配される利得ファイバー６６０を含んでも良い。他の例として、第１の増幅器４７０は、レーザー３００に配置されても良く、また、第２の増幅器４７０は、センサー・ヘッド３１０に配置されたブースタ増幅器であっても良い。他の例として、第１の増幅器４７０は、光学的リンク３３０に配置されても良く、また、第２の増幅器４７０は、センサー・ヘッド３１０に配置されても良い（例えば、第２の増幅器４７０は、自由空間出力光線１２５を生成するブースタ増幅器であっても良い。）。他の例として、第１、第２の増幅器４７０は、レーザー３００に配置されても良く、また、レーザー・システムは、レーザー３００に配置された第３のファイバー光増幅器４７０を含んでも良い。他の例として、第１、第２の増幅器４７０は、レーザー３００に配置されても良く、また、レーザー・システムは、光学的リンク３３０に長さに沿って分配される利得ファイバー６６０を含む第３のファイバー光増幅器４７０を含んでも良い。他の例として、第１、第２の増幅器４７０は、レーザー３００に配置されても良く、また、レーザー・システムは、センサー・ヘッドに配置された第３の増幅器４７０を含んでも良い（例えば、第３の増幅器４７０は、ファイバー光増幅器または、自由空間増幅器であっても良い。）。他の例として、第１の増幅器４７０は、レーザー３００に配置されても良く、第２の増幅器４７０は、光学的リンク３３０の長さに沿って分配される利得ファイバー６６０を含んでも良く、レーザー・システムは、センサー・ヘッドに配置された第３の増幅器４７０を含んでも良い。
図２５は、光検出及び測距システム１００を例示し、センサー・ヘッド３１０は、出力コリメータ３４０に結合された増幅器４７０を含む。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、ファイバー光増幅器４７０を備えるセンサー・ヘッド３１０を含んでも良い。ファイバー光増幅器４７０は、前段の光増幅器４７０からのパルスを増幅するダブル・クラッド・利得ファイバー６６０を備えるブースタ増幅器であっても良い。前段の光増幅器４７０は、センサー・ヘッド３１０、光学的リンク３３０、または、レーザー３００に配置されても良い。図２５の例では、センサー・ヘッド増幅器４７０は、出力コリメータ３４０で終端されたファイバー光出力を備えるブースタ増幅器であっても良い。出力コリメータ３４０は、ミラー１１５を通じてスキャナー１２０まで向けられる自由空間出力光線１２５を生成しても良い。
図２６は、光検出及び測距システム１００を例示し、センサー・ヘッド３１０は、自由空間増幅器４７０を含む。実施形態では、自由空間増幅器４７０は、自由空間光線を増幅する光増幅器を指しても良い（例えば、増幅された光線は、光ファイバーを通じて伝播していない。）。図２６では、自由空間増幅器４７０は、コリメータ３４０から自由空間光線の光パルスを受信し、自由空間増幅器４７０は、光パルスを増幅し、増幅された光パルスをミラー１１５およびスキャナー１２０へ送る。自由空間増幅器４７０は、自由空間入力光線を増幅し、増幅された自由空間出力光線１２５を生成するブースタ増幅器として機能しても良い。実施形態では、自由空間増幅器４７０は、ポンプ・レーザー７００及び利得結晶７１０を含んでも良い。例として、ポンプ・レーザー７００は、利得結晶７１０に向けられ、結合される自由空間ポンプ光線を生成しても良い。ポンプ・レーザー７００は、いかなる適切な動作波長、例えば、約９０８ｎｍ、９１５ｎｍ、９４０ｎｍ、９６０ｎｍ、９７６ｎｍ、９８０ｎｍ、１０５０ｎｍ、１０６４ｎｍ、１４５０ｎｍ、または、１４８０ｎｍを有しても良い。利得結晶７１０は、ポンプ・レーザー７００から光を吸収し、また、利得結晶７１０を通過する自由空間光線１２５に利得を与えるように構成された、いかなる適切な材料を含んでも良い。例として、利得結晶７１０は、ネオジムをドープしたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）、ネオジムをドープしたイットリウム・アルミニウム・ボレート（Ｎｄ：ＹＡＢ）、エルビウムをドープしたガラス、または、エルビウムでドープし（例えば、Ｅｒ：ＹＡＢ）、若しくは、エルビウム及びイッテルビウムでドープした（例えば、Ｅｒ：Ｙｂ：ＹＡＢ）、ガラスまたはＹＡＢを含んでも良い。
図２７は、レーザー３００を例示し、シード・レーザー４００は、補助光源７２０に結合されている。実施形態では、レーザー・システムは、光パルスを生成する１つ以上のシード・レーザー４００、及び、シード・レーザー・パルスを増幅する１つ以上の光増幅器４７０を含んでも良い。レーザー・システムは、また、増幅器４７０に進む前に、１つ以上のシード・レーザー４００に結合される補助光源７２０を含んでも良い。実施形態では、補助光源７２０は、レーザー・ダイオードまたは光放射ダイオード（ＬＥＤ）を含んでも良い。補助光源７２０からの光は、結合器７３０により、シード・レーザー４００からの光と結合されても良く、また、結合器７３０は、波長結合器または光スイッチを含んでも良い。例として、補助光源７２０の波長は、シード・レーザー波長と異なっても良く、また、結合器７３０は、２つの波長を、増幅器４７０に結合された単一のファイバー光出力に結合する波長結合器を含んでも良い。例えば、シード・レーザーの波長は、約１５５０ｎｍであっても良く、また、補助光源の波長は、約１５３０ｎｍであっても良い。他の例として、結合器７３０は、シード・レーザー４００または補助光源７２０からの光が、増幅器４７０に送られるように構成された、２×１個の光スイッチを含んでも良い。光スイッチは、シード・レーザー４００がパルスを放射するとき、光スイッチがパルスを増幅器４７０へ向けるように、シード・レーザー４００に同期していても良く、また、シード・レーザー・パルス間で、光スイッチは、光を補助光源７２０から増幅器４７０へ向けても良い。
実施形態では、補助光源７２０からの光は、光増幅器４７０が、スプリアス光を自発的に放射（例えば、Ｑスイッチ又は自己発振による放射）することを妨げても良い。補助光源７２０は、光増幅器４７０が、シード・パルスが存在するときの間（例えば、第１のシード・レーザー・パルスが増幅された後、続く第２のシード・パルスを受信する前の間）、スプリアス光パルスを放射することを抑圧し、妨害しても良い。更に、補助光源７２０からの光は、増幅器４７０により放射されるＡＳＥの量を低減しても良い。補助光源７２０からの光は、増幅器４７０により増幅されても良く、スプリアス光が生成されまたは過度なＡＳＥが放射されるレベルにまで増幅器４７０の利得が高まることを妨げても良い。
実施形態では、レーザー・システムは、増幅器４７０により生成されるＡＳＥ光を除去し、または、増幅器４７０により増幅された補助光源７２０からの光を除去しても良い。例として、フィルタ６３０は、補助光源７２０の波長で光を除去し又は減衰するスペクトル・フィルタであっても良い。更に、フィルタ６３０は、また、ＡＳＥ光を除去し又は減衰しても良い。他の例として、フィルタ６３０は、シード・レーザー４００または補助光源７２０と同期する光スイッチであっても良い。増幅されたシード・レーザー・パルスが存在するとき、光スイッチは、パルスが出力へ伝播することを可能にするオープン又は送信状態に切り換わっても良い。シード・レーザー・パルスの間、光スイッチは、補助光源７２０からの光だけでなく、増幅器４７０からのＡＳＥ光も遮断すべく、非送信状態に切り換わっても良い。実施形態では、補助光源７２０は、ＣＷモード又はパルス・モードで光を放射するように構成されても良い。例として、補助光源７２０は、補助光源７２０が、シード・レーザー・パルス同士の間、ターン・オンし、また、シード・レーザー・パルスが存在するとき、ターン・オフするというパルス化モードで動作しても良い。更に、フィルタ６３０は、補助光源７２０がターン・オンする間、光の送信を遮断するように構成された光スイッチであっても良く、増幅されたシード・レーザー・パルスが存在するとき、光スイッチは、パルスが出力へ伝播することを可能にする送信状態に切り換わっても良い。
図２８は、シード・レーザー４００、増幅器４７０、及びデマルチプレクサ４１０を含むレーザー３００を例示する。実施形態では、レーザー３００は、シード・レーザー４００、１つ以上の光増幅器４７０、及び、１つ以上のデマルチプレクサ４１０を含んでも良い。例として、シード・レーザー４００からの光パルスは、デマルチプレクサ４１０に進む前に、一連に結合された２つ以上の増幅器４７０により増幅されても良い。図２８の例では、シード・レーザー４００からの光は、Ｎ個の光学的リンク（３３０−１、３３０−２、．．．、３３０−Ｎ）への分布のために、デマルチプレクサ４１０に送られることに先立ち、増幅器４７０により増幅されても良い。実施形態では、レーザー３００は、増幅器４７０から増幅されたシード・レーザー・パルスを受信し、増幅されたシード・レーザー・パルスを、Ｎ個のそれぞれのセンサー・ヘッド３１０に結合されたＮ個の光学的リンク（３３０−１、３３０−２、．．．、３３０−Ｎ）の間で分配させるように構成された１×Ｎ個の光デマルチプレクサを含んでも良い。実施形態では、レーザー３００は、デマルチプレクサ４１０の後に配置された、１つ以上の光増幅器を含んでも良い。例として、レーザー３００は、デマルチプレクサ４１０の後に配置された、Ｎ個の光増幅器（図２８には図示せず。）を含んでも良く、各増幅器は、対応する光学的リンク３３０に光を送ることに先立ち、光を増幅するように構成されている。
図２９は、複数のレーザー・ダイオード（４４０−１、４４０−２、．．．、４４０−Ｎ）、マルチプレクサ４１２、増幅器４７０、及び、デマルチプレクサ４１０を含むレーザー３００を例示する。実施形態では、レーザー３００は、１つ以上のレーザー・ダイオード４４０、１つ以上のマルチプレクサ４１２、１つ以上の光増幅器４７０、及び、１つ以上のデマルチプレクサ４１０を含んでも良い。図２９の例では、Ｎ個のレーザー・ダイオード（４４０−１、４４０−２、．．．、４４０−Ｎ）からの光パルスは、マルチプレクサ４１２により、単一の光ファイバーに一緒に結合され、また、結合された光パルスは、増幅器４７０により増幅される。増幅の後、デマルチプレクサ４１０は、増幅器４７０から、増幅されたレーザー・ダイオード・パルスを受信し、増幅されたパルスを、Ｎ個の光学的リンク（３３０−１、３００−２、．．．、３３０−Ｎ）の間で分配する。実施形態では、マルチプレクサ４１２及びデマルチプレクサ４１０間に配置された２つ以上の光増幅器４７０が存在しても良い。実施形態では、Ｎ個のレーザー・ダイオード（４４０−１、４４０−２、．．．、４４０−Ｎ）は、Ｎ個の異なる波長で光パルスを生成しても良く、また、マルチプレクサ４１２は、Ｎ個の各々のレーザー・ダイオードのＮ個の波長を、増幅器４７０に結合された単一の光ファイバーに一緒に結合させる波長結合器であっても良い。パルスが光増幅器４７０により増幅された後に、デマルチプレクサ４１０は、パルスを波長により分離し、対応する光学的リンクへ送っても良い。例として、レーザー・ダイオード４４０−１からのパルスは、デマルチプレクサ４１０により、光学的リンク３３０−１に向けられて良く、レーザー・ダイオード４４０−２からのパルスは、光学的リンク３３０−２に向けられて良く、レーザー・ダイオード４４０−Ｎからのパルスは、光学的リンク３３０−Ｎへ向けられて良い。他の例として、レーザー３００は、約１５３０ｎｍ及び約１５６０ｎｍ間の異なる６個の波長で動作する６個のレーザー・ダイオードを含んでも良い。各レーザー・ダイオードは、約７００ｋＨｚのパルス繰り返し周波数を備えるパルスを生成するパルス・レーザー・ダイオードであっても良い。レーザー・ダイオード・パルスは、互いについて同期しておりまた時間遅延があっても良く、また、パルスがマルチプレクサ４１２により一緒に差し込まれるとき、結合されたパルスは、約４．２ＭＨｚのパルス繰り返し周波数を有しても良い。増幅器４７０による増幅の後、４．２ＭＨｚの増幅されたパルスの流れは、デマルチプレクサ４１０により、６個のパルスの流れに分離されても良く、各流れは、特有の波長及び約７００ＭＨｚのパルス繰り返し周波数を有する。
図３０は、レーザー３００を例示し、レーザー３００は、各々が増幅器（４７０−１、４７０−２、．．．、４７０−Ｎ）を含む複数の光学的リンク（３３０−１、３３０−２、．．．、３３０−Ｎ）に結合されている。実施形態では、光検出及び測距システム１００の各光学的リンクは、ファイバー光増幅器４７０の利得ファイバー６６０を含んでも良く、利得ファイバーは、パルスを増幅し、また、レーザー３００から対応するセンサー・ヘッド３１０へ伝播させる。実施形態では、レーザー３００は、１つ以上のレーザー・ダイオード４４０、１つ以上のマルチプレクサ４１２、１つ以上の光増幅器４７０、及び、１つ以上のデマルチプレクサ４１０を含んでも良い。図３０の例では、Ｎ個のレーザー・ダイオード（４４０−１、４４０−２、．．．、４４０−Ｎ）からの光パルスは、マルチプレクサ４１２により一緒に結合され、結合された光パルスは、増幅器４７０により増幅される。増幅の後、デマルチプレクサ４１０は、増幅されたパルスを、Ｎ個の光学的リンク（３３０−１、３３０−２、．．．、３３０−Ｎ）間に分配する。Ｎ個の光学的リンクの各々は、増幅器４７０の利得ファイバー６６０を含み、また、パルスは、各光学的リンク３３０に沿って、対応するセンサー・ヘッド３１０へ伝播するときに、増幅される。
実施形態では、光検出及び測距システム１００は、いかなる適切な態様で、光パルスを結合し又は分配するように構成された、１つ以上のマルチプレクサ４１２、または、１つ以上のデマルチプレクサ４１０を含んでも良い。マルチプレクサ４１２またはデマルチプレクサ４１０は、光検出及び測距システム１００内でいかなる適切な位置に配置されても良い。例として、デマルチプレクサ４１０は、１つ以上の光増幅器４７０の後に配置されても良く、増幅されたパルスを２つ以上の光学的リンク３３０間で分配するように構成されても良い。更に、光学的リンク３３０の各々は、また、光増幅器４７０を含んでも良い。他の例として、マルチプレクサ４１２は、光増幅器４７０の前に配置されても良く、また、複数のレーザー・ダイオード４４０からの光を結合するように構成されても良い。レーザー・ダイオード４４０は、マルチプレクサ４１２に直接的に結合されても良く、また、各レーザー・ダイオード４４０からの光は、マルチプレクサ４１２により結合される前に、個別に増幅されても良い。
図３１は、増幅器（４７０−１、４７０−２、．．．、４７０−Ｎ）を各々が含む複数の光学的リンク（３３０−１、３３０−２、．．．、３３０−Ｎ）の各々に結合された複数のレーザー・ダイオード（４４０−１、４４０−２、．．．、４４０−Ｎ）を備えるレーザー３００を例示する。実施形態では、レーザー３００は、複数のレーザー・ダイオード（４４０−１、４４０−２、．．．、４４０−Ｎ）を含んでも良く、また、各レーザー・ダイオードは、対応する光学的リンクに、別個に結合されている。図３１の例では、Ｎ個のレーザー・ダイオード（４４０−１、４４０−２、．．．、４４０−Ｎ）は、個々に、Ｎ個の光学的リンク（３３０−１、３３０−２、．．．、３３０−Ｎ）に結合されており、各光学的リンクは、光増幅器を含む。実施形態では、では、レーザー３００は、また、Ｎ個の光増幅器４７０（図３１に図示せず。）を含み、各増幅器は、パルスが、対応する光学的リンクに結合する前に、特有のレーザー・ダイオードにより生成されるパルスを増幅するように構成されても良い。
図３２は、オーバーラップ・ミラー１１５の例を備える光検出及び測距システム１００を例示する。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、光パルスを放射するように構成された光源１１０、及び、放射されたパルスの少なくとも一部を視野に亘り走査するように構成されたスキャナー１２０を含んでも良い。例として、光源１１０により生成された光パルスは、オーバーラップ・ミラー１１５のアパチャー７５２を通過しても良く、その後で、スキャナー１２０に結合されても良い。他の例として、光源１１０により生成された光パルスは、パルスの一部をスキャナー１２０へ送るデマルチプレクサ４１０（図３２に図示せず。）を通過しても良い。スキャナー１２０に送られるパルスの一部は、光源１１０により放射されたパルスの小部分（例えば、光源１１０により放射された６個毎のパルスから１個）を含んでも良く、また、光源１１０から放射された各パルスの小部分（例えば、各パルスは６個のパルスに分離されても良く、また、６個の分離されたパルスの１つがスキャナー１２０により送られても良い。）を含んでも良い。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、光検出及び測距システム１００から離れて配置された対象物１３０により散乱された、走査された光パルスの少なくとも一部を検出するように構成されたレシーバー１４０を含んでも良い。例として、スキャナー１２０により、光検出及び測距システム１００から射程に沿って向けられた光パルス（例えば、出力光線１２５の一部として）は、対象物１３０を散乱させても良く、散乱された光の一部は、光検出及び測距システム１００（例えば、出力光線１３５の一部として）へ後方に伝播し、レシーバー１４０により検出されても良い。
実施形態では、光源１１０、スキャナー１２０、及び、レシーバー１４０は、単一のハウジング内に一緒に纏められても良い。例として、光検出及び測距システムの筐体は、光検出及び測距システム１００の光源１１０、オーバーラップ・ミラー１１５、スキャナー１２０、及び、レシーバー１４０を含んでも良い。更に、光検出及び測距システムの筐体は、コントローラ１５０を含んでも良く、また、コントローラ１５０は、筐体から離れて配置されても良い。光検出及び測距システムの筐体は、また、筐体から／へ電力または電気信号を運ぶために１つ以上の電気接続を含んでも良い。実施形態では、光源１１０は、スキャナー１２０及びレシーバー１４０から離れて配置されても良い。例として、スキャナー１２０及びレシーバー１４０は、光源１１０から離れて配置されたセンサー・ヘッド３１０の一部であっても良い。センサー・ヘッド３１０は、光源１１０により放射された光パルスの少なくとも一部をセンサー・ヘッド３１０へ運ぶ光学的リンク３３０により、光源１１０に結合されても良い。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、複数のセンサー・ヘッド３１０を含んでも良く、また、各センサー・ヘッド３１０は、それぞれ、スキャナー１２０及びレシーバー１４０を含む。光源１１０は、光源１１０から放射された光パルスの各一部を光源１１０から各センサー・ヘッド３１０へ運ぶ各光学的リンク３３０により、各センサー・ヘッド３１０に結合されても良い。
実施形態では、光源１１０は、光シード・パルスを生成ように構成されたシード・レーザー４００、及び、光シード・パルスを増幅し、光源１１０から放射された光パルスを生成する１つ以上の増幅器４７０を含んでも良い。シード・レーザー４００は、１つ以上のレーザー・ダイオード４４０、例えば、１つ以上のファブリー・ペロー・レーザー・ダイオード、ＤＦＢレーザー、または、ＤＢＲレーザーを含んでも良い。実施形態では、光源１１０は、レーザー・ダイオード４４０の後に配置されたいかなる光増幅段を備えないレーザー・ダイオード４４０を含んでも良い。例として、光源１１０は、パルス・レーザー・ダイオードからの放射光が増幅されることなく、スキャナー１２０に結合された、パルス・レーザー・ダイオード（例えば、パルス化されたファブリー・ペロー・レーザー・ダイオード、ＤＦＢレーザー、または、ＤＢＲレーザー）を含んでも良い。
実施形態では、光源１１０は、眼に安全なレーザーを含んでも良い。眼に安全なレーザーは、レーザーからの放射光が人間の眼に損傷を生じる可能性を殆ど又は全く示さないような、放射波長、平均パワー、ピーク・パワー、ピーク強度、パルス・エネルギー、光線サイズ、光線広がり、または、露光時間を備えるレーザーを指しても良い。例として、光源１１０は、クラス１レーザー製品（国際電気標準会議（ＩＥＣ）の６０８２５−１規格で指定されているように）、または、通常使用の全ての条件下で安全なクラスＩレーザー製品（米国連邦規則（ＣＦＲ）のセクション１０４０．１０、タイトル２１に指定されているように）として分類されても良い。実施形態では、光源１１０は、約１４００ｎｍ及び約２１００ｎｍ間のいかなる適切な波長で動作するように構成された、眼に安全なレーザー（例えば、クラス１またはクラスＩのレーザー）を含んでも良い。例として、光源１１０は、約１４００ｎｍ及び約１６００ｎｍ間の動作波長を備える、眼に安全なレーザーを含んでも良い。他の例として、光源１１０は、約１５３０ｎｍ及び約１５６０ｎｍ間の動作波長を備える、眼に安全なレーザーを含んでも良い。
実施形態では、スキャナー１２０は、１つ以上のミラーを含んでも良く、各ミラーは、ガルバノ・スキャナー、共振スキャナー、ＭＥＭＳデバイス、ボイス・コイル・モータ、または、それらのいかなる適切な組み合わせにより機械的に駆動される。ガルバノ・スキャナー（ガルバノ・アクチュエータを指しても良い。）は、磁石及びコイルを備える、ガルバノメータ・ベースの走査モータを含んでも良い。電流がコイルに流れるとき、回転力が磁石に加わり、これにより、ガルバノ・メータ・スキャナーに取り付けられたミラーを回転させる。コイルに流れる電流は、ガルバノ・メータ・ミラーの位置を動的に変化させるように制御されても良い。共鳴スキャナー（共鳴アクチュエータを指しても良い。）は、アクチュエータによって駆動され、実質的に一定の周波数（例えば、１ｋＨｚ）で周期的な振動を生成するバネ状の機構を含んでも良い。ＭＥＭＳベースの走査デバイスは、約１ｍｍ及び１０ｍｍ間の直径を備えるミラーを含んでも良く、ミラーは、電磁気または静電の作動を用いて回転させられる。ボイス・コイル・モータ（ボイス・コイル・アクチュエータを指しても良い。）は、磁石及びコイルを含んでも良い。電流がコイルに流れるとき、並進力が磁石に加わり、これにより、磁石に取り付けられたミラーが移動し又は回転する。
実施形態では、スキャナー１２０は、いかなる適切な数の機械的アクチュエータにより駆動されるいかなる適切な数のミラーを含んでも良い。例として、スキャナー１２０は、単一の方向に沿って出力光線１２５を走査するように構成された単一のミラーを含んでも良い（例えば、スキャナー１２０は、水平方向または垂直方向に沿って走査する一次元スキャナーであっても良い。）。ミラーは、プッシュ・プル構成でミラーを駆動するように構成された、１つのアクチュエータ（例えば、ガルバノメータ）または２つのアクチュエータにより駆動されても良い。他の例として、スキャナー１２０は、２つの方向（例えば、水平及び垂直）に沿って出力光線１２５を走査する単一のミラーを含んでも良い。ミラーは、２つのアクチュエータにより駆動されても良く、各アクチュエータは、特有の方向に沿って、または、特有の軸について、回転運動を与える。他の例として、スキャナー１２０は、２つのミラーを含んでも良く、１つのミラーは、水平方向に沿って出力光線１２５を走査し、また、他のミラーは、垂直方向に沿って出力光線１２５を走査する。図３２の例では、スキャナー１２０は、２つのミラーである、ミラー７５０Ａ、７５０Ｂを含む。ミラー７５０Ａは、実質的に水平方向に沿って出力光線１２５を走査しても良く、また、ミラー７５０Ｂは、実質的に垂直方向に沿って出力光線１２５を走査しても良い。
実施形態では、スキャナー１２０は、２つのミラーを含んでも良く、各ミラーは、対応するガルバノメータ・スキャナーにより駆動される。例として、スキャナー１２０は、第１の方向（例えば、水平）に沿ってミラー７５０Ａを走査するガルバノメータ・アクチュエータを含んでも良く、また、スキャナー１２０は、第２の方向（例えば、垂直）に沿ってミラー７５０Ｂを走査する他のガルバノメータ・アクチュエータを含んでも良い。実施形態では、スキャナー１２０は、２つのミラーを含んでも良く、１つのミラーは、共振アクチュエータにより駆動され、他のミラーは、ガルバノメータ・アクチュエータにより駆動される。例として、共振アクチュエータは、第１の方向に沿ってミラー７５０Ａを走査しても良く、また、ガルバノメータ・アクチュエータは、第２の方向に沿ってミラー７５０Ｂを走査しても良い。第１及び第２の方向は、実施的に相互に直交しても良い。例として、第１の方向は、実質的に水平であり、第２の方向は、実質的に垂直であって良く、また、それらの逆であっても良い。実施形態では、スキャナー１２０は、２つの実質的に直交する方向に沿ってミラーを走査するように構成された２つのアクチュエータにより駆動される１つのミラーを含んでも良い。例として、１つのミラーは、共振アクチュエータまたはガルバノメータ・アクチュエータにより実質的に水平方向に沿って駆動されても良く、また、ミラーは、また、ガルバノメータ・アクチュエータにより実質的に垂直方向に沿って駆動されても良い。他の例として、ミラーは、２つの共振アクチュエータにより、実質的に直交する２つの方向に沿って駆動されても良い。
実施形態では、スキャナー１２０は、プッシュ・プル構成で配置された２つのアクチュエータにより、１つの方向に沿って走査されるように構成されたミラーを含んでも良い。プッシュ・プル構成でミラーを駆動することは、２つのアクチュエータにより１つの方向に駆動されるミラーを指しても良い。２つのアクチュエータは、ミラーの、対向する端または側に配置されても良く、アクチュエータは、１つのアクチュエータがミラー上でプッシュするときに他のアクチュエータがミラー上でプルするように、協働の態様で駆動されても良く、また、その逆でも良い。例として、ミラーは、プッシュ・プル構成で配置された２つのボイス・コイル・アクチュエータにより水平方向または垂直方向に沿って駆動されて良い。実施形態では、スキャナー１２０は、２つの軸に沿って走査されるように構成された１つのミラーを含んでも良く、各軸に沿った動作が、プッシュ・プル構成で配置された２つのアクチュエータにより与えられる。例として、ミラーは、水平プッシュ・プル構成で配置された２つの共振アクチュエータにより水平方向に沿って駆動されても良く、また、ミラーは、垂直プッシュ・プル構成で配置された２つの共振アクチュエータにより垂直方向に沿って駆動されても良い。
実施形態では、スキャナー１２０は、出力光線１２５がいかなる適切な走査パターン２００に沿って向けられるように、同期して駆動される２つのミラーを含んでも良い。例として、ガルバノメータは、出力光線１２５に、実質的に水平な往復パターンをトレースさせる、実質的に線形な往復動作（例えば、ガルバノメータは、実質的に三角波形状で駆動されても良い。）を備えるミラー７５０Ａを駆動しても良い。更に、他のガルバノメータは、実質的に垂直方向に沿って比較的遅くミラー７０Ｂを走査しても良い。例えば、２つのガルバノメータは、６４個の水平のトレース毎に出力光線１２５が垂直方向に沿って単一のトレースを行うように、同期しても良い。他の例として、共振アクチュエータは、実質的に水平方向に沿ってミラー７５０Ａを駆動しても良く、また、ガルバノメータ・アクチュエータは、実質的に垂直方向に沿って比較的遅くミラー７５０Ｂを走査しても良い。
実施形態では、スキャナー１２０は、２つ以上のアクチュエータにより駆動される１つのミラーを含んでも良く、アクチュエータは、出力光線１２５が特有の走査パターン２００に沿って向けられるように、同期して駆動される。例として、１つのミラーは、出力光線１２５が、実質的な直線を含む走査パターン２００を後続するように、実質的に直交な２つの方向に沿って同期して駆動されても良い。実施形態では、スキャナー１２０は、同期して駆動されるミラーが、実質的な直線を含む走査パターン２００をトレースするように、同期して駆動される２つのミラーを含んでも良い。例として、走査パターン２００は、実質的に水平に、垂直に、または、いかなる適切な方向に沿って、向けられた、一連の実質的な直線を含んでも良い。直線は、出力光線１２５が、実質的に水平方向に沿って走査されるとき（例えば、ガルバノメータ、共振アクチュエータを用いて）、垂直方向（例えば、ガルバノメータを用いて）に沿って動的に調整された撓みを加えることにより達成することができても良い。もし、垂直撓みが加わらなければ、出力光線１２５は、左右に走査するとき、曲がったパスをトレースしても良い。ミラーが水平方向に走査されるときに、垂直な撓みを加えることにより、実質的な直線を含む走査パターン２００が達成されても良い。実施形態では、垂直なアクチュエータは、出力光線１２５が各水平方向の走査間で（例えば、出力光線１２５を走査パターン２００の次の行に位置付けせる）離れた垂直方向のオフセットと同様に水平に走査されるとき、動的に調整される垂直の撓みを加えるために用いられても良い。
図３２の例では、光検出及び測距システム１００は、出力光線１２５を生成し、入力光線１３５から光を受信する。出力光線１２５は、光源１１０により放射された光パルスの少なくとも一部を含むが、視野に亘って走査されても良い。出力光線１３５は、１つ以上の対象物１３０により散乱され、レシーバー１４０により検出される光パルスの少なくとも一部を含んでも良い。実施形態では、出力光線１２５及び入力光線１３５は、実質的に同軸である。実質的に同軸である入力光線及び出力光線は、入力光線１３５及び出力光線１２５が実質的に同じ光学パス（反対方向ではあるが）に沿って進むように、少なくとも部分的に重複し、また、共通の伝播軸を共有していることを指しても良い。出力光線１２５が視野に亘り走査されるとき、入力光線１３５は、２つの光線間の同軸関係が維持されるように、出力光線１２５に沿って後続しても良い。
実施形態では、光検出及び測距システム１００は、入力光線１３５及び出力光線１２５が実質的に同軸であるように、入力光線１３５及び出力光線１２５を重ね合わせるように構成されたオーバーラップ・ミラー１１５を含んでも良い。図３２では、オーバーラップ・ミラー１１５は、出力光線１２５が通過するホール、スロット、または、アパチャー７５２、及び、レシーバー１４０に向けて入力光線１３５の少なくとも一部を反射する反射表面７５４を含む。オーバーラップ・ミラー１１５は、入力光線１３５及び出力光線１２５が少なくとも部分的に重複するように方向付けられても良い。実施形態では、入力光線１３５は、光線をレシーバー１４０の活性領域に集中させるレンズ７５６を通過しても良い（例えば、活性領域は、直径ｄを有しても良い）。実施形態では、オーバーラップ・ミラー１１５は、実質的に平坦である反射表面７５４を有しても良く、また、反射表面７５４は、曲がっていても良い（例えば、ミラー１１５は、入力光線１３５をレシーバー１４０の活性領域に集中させるように構成された軸外放物面鏡であっても良い。）。
実施形態では、アパチャー７５２は、いかなる適切なサイズまたは直径Φ１を有しても良く、また、入力光線１３５は、いかなる適切なサイズまたは直径Φ２を有しても良く、Φ２はΦ１より大きい。例として、アパチャー７５２は、概ね、０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、または、１０ｍｍの直径Φ１を有しても良く、入力光線１３５は、概ね、２ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、または、５０ｍｍの直径Φ２を有しても良い。実施形態では、オーバーラップ・ミラー１１５の反射表面７５４は、レシーバー１４０に向けた入力光線１３５の７０％以上を反射しても良い。例として、もし、反射表面７５４が、光源１１０の動作波長で反射率Ｒを有すれば、レシーバー１４０に向けられた入力光線１３５の割合は、Ｒ×［１−（Φ１／Φ２）２］として表現されても良い。例えば、Ｒが９５％であり、Φ１が２ｍｍであり、Φ２が１０ｍｍであるとき、入力光線１３５の約９１％が、反射表面７５４により、レシーバー１４０に向けられても良い。
図３３は、光検出及び測距システム１００について、光源の視界（ＦＯＶＬ）及びレシーバーの視界（ＦＯＶＲ）を例示する。光源１１０は、ＦＯＶＬ及びＦＯＶＲが光検出及び測距システム１００の視野に亘り走査されるとき、光パルスを放射しても良い。実施形態では、光源の視界は、特有の瞬間に光源１１０により照らされる角度錐体を指しても良い。同様に、レシーバーの視界は、レシーバー１４０が特有の瞬間に光を受信し検出する角度錐体を指しても良く、また、レシーバーの視界の外側のいかなる光は、受信されず、検出されなくても良い。例として、光源の視界が視野に亘って走査されるとき、光源１１０により放射される光パルスの一部は、光検出及び測距システム１００から射程に沿って送られても良く、また、光パルスは、パルスが放射されるときにＦＯＶＬが指し示している方向に送られても良い。光パルスは、対象物１３０を散乱させても良く、レシーバー１４０は、ＦＯＶＲに沿って向けられまたはＦＯＶＲに内に含まれる、散乱された光の一部を受信し検出しても良い。
実施形態では、スキャナー１２０は、光検出及び測距システム１００の視野に亘り、光源の視界及びレシーバーの視界の両者を走査するように構成されても良い。複数の光パルスは、スキャナー１２０が、走査パターン２００をトレースすると共に、光検出及び測距システム１００の視野に亘りＦＯＶＬ及びＦＯＶＲを走査するときに、放射され検出されても良い。実施形態では、光源の視界及びレシーバーの視界は、交互に同期して走査されても良く、そのため、ＦＯＶＬが走査パターン２００に亘り走査され、ＦＯＶRが同じ走査速度で実質的に同じパスを後続する。更に、ＦＯＶＬ及びＦＯＶＲは、視野に亘り走査されるとき、互いに同じ相対的位置を維持しても良い。例として、ＦＯＶLは、（図３３に示されるように）ＦＯＶＲで実質的に重複され、また、ＦＯＶＲ内で中心に位置付けられても良く、また、ＦＯＶL及びＦＯＶＲ間でこのように相対的に配置することは、走査中に維持されても良い。例として、ＦＯＶＲは、走査中に、特有な所定の量だけＦＯＶＬに遅れても良く（例えば、ＦＯＶＲは、走査方向と反対方向にＦＯＶＬからオフセットされても良い）。
実施形態では、ＦＯＶＬは、出力光線１２５の広がりと実質的に同じであり、または、対応する角度サイズまたは角度範囲ΘＬを有しても良く、ＦＯＶＲは、レシーバー１４０が光を受信し検出する角度に対応する角度サイズまたは角度範囲ΘＲを有しても良い。実施形態では、レシーバーの視界は、光源の視界と比較していかなる適切なサイズであっても良い。例として、レシーバーの視界は、光源の視界の角度範囲より小さく、実質的に同じサイズであり、または、大きくても良い。実施形態では、光源の視界は、５０ミリ・ラジアン以下の角度範囲を有しても良く、レシーバーの視界は、５０ミリ・ラジアン以下の角度範囲を有しても良い。ＦＯＶＬは、いかなる適切な角度範囲ΘＬを有しても良く、例えば、約０．１ミリ・ラジアン、０．２ミリ・ラジアン、０．５ミリ・ラジアン、１ミリ・ラジアン、１．５ミリ・ラジアン、２ミリ・ラジアン、３ミリ・ラジアン、５ミリ・ラジアン、１０ミリ・ラジアン、２０ミリ・ラジアン、４０ミリ・ラジアン、または、５０ミリ・ラジアンを有しても良い。同様に、ＦＯＶＲは、いかなる適切な角度範囲ΘＲを有しても良く、例えば、約０．１ミリ・ラジアン、０．２ミリ・ラジアン、０．５ミリ・ラジアン、１ミリ・ラジアン、１．５ミリ・ラジアン、２ミリ・ラジアン、３ミリ・ラジアン、５ミリ・ラジアン、１０ミリ・ラジアン、２０ミリ・ラジアン、４０ミリ・ラジアン、または、５０ミリ・ラジアンを有しても良い。実施形態では、光源の視界及びレシーバーの視界は、概ね等しい角度範囲を有しても良い。例として、ΘＬ及びΘＲは、共に、約１ミリ・ラジアン、２ミリ・ラジアン、または、３ミリ・ラジアンであっても良い。実施形態では、レシーバーの視界は、光源の視界よりも大きくても良く、また、光源の視界は、レシーバーの視界よりも大きくても良い。例として、ΘＬは、約１．５ミリ・ラジアンと等しくて良く、また、ΘＲは、約３ミリ・ラジアンに等しくて良い。
実施形態では、画素２１０は、光源の視界を表し、また、対応しても良い。出力光線１２５が光源１１０から伝播するとき、出力光線１２５の直径は（対応する画素２１０のサイズと同様に）、光線の広がりΘＬに従って増加しても良い。例として、もし、出力光線１２５が、２ミリ・ラジアンのΘＬを有すれば、光検出及び測距システム１００から１００ｍの距離で、出力光線１２５は、約２０ｃｍのサイズまたは直径を有しても良く、また、対応する画素２１０もまた、約２０ｃｍの対応するサイズまたは直径を有しても良い。光検出及び測距システム１００から２００ｍの距離で、出力光線１２５及び対応する画素２１０は、各々、約４０ｃｍの直径を有しても良い。
３４図は、対応する走査方向での、光源の視界及びレシーバーの視界を例示する。実施形態では、スキャナー１２０は、いかなる適切な走査方向または走査方向の組み合わせに沿って、ＦＯＶＬ及びＦＯＶＲを走査しても良く、例えば、左から右へ、右から左へ、上方へ、下方へ、または、それらのいかなる適切な組み合わせに沿って走査しても良い。例として、ＦＯＶＬ及びＦＯＶＲは、視野に亘り、左から右への走査方向に後続しても良く（図３４に示されるように）、その後で、ＦＯＶＬ及びＦＯＶＲは、視野に亘り、右から左への走査方向で戻っても良い。実施形態では、光源の視界及びレシーバーの視界は、走査の間、少なくとも部分的に重複しても良い。例として、ＦＯＶＬ及びＦＯＶＲは、角度重複のいかなる適切な量を有しても良く、例えば、概ね、角度重複の１％、２％、５％、１０％、２５％、５０％、７５％、９０％、または、１００％を有しても良い。他の例として、もし、ΘＬ及びΘＲが２ミリ・ラジアンであり、ＦＯＶＬ及びＦＯＶＲが１ミリ・ラジアンだけ互いからオフセットされれば、ＦＯＶＬ及びＦＯＶＲは、５０％角度重複を有することを指しても良い。他の例として、ＦＯＶＬ及びＦＯＶＲは、互いに実質的に一致しても良く、また、約１００％の角度重複を有しても良い。図３４の例では、ＦＯＶＬ及びＦＯＶＲは、概ね、同じサイズであり、約９０％の角度重複を有する。
図３５は、光源の視界からオフセットされたレシーバーの視界を例示する。実施形態では、ＦＯＶＬ及びＦＯＶＲは、特有の走査方向に沿って走査されても良く、また、ＦＯＶＲは、その走査方向とは反対の方向に、ＦＯＶＬからオフセットされても良い。図３５の例では、ＦＯＶＬ及びＦＯＶＲは、概ね同じサイズであり、ＦＯＶＲは、ＦＯＶＬ及びＦＯＶＲが約５％の角度重複を有するように、ＦＯＶＬに遅れても良い。実施形態では、ＦＯＶＲは、例えば、５０％、２５％、５％、１％、または、０．１％以下の角度重複の、いかなる適切な角度重複を生成すべく、ＦＯＶＬに遅れるように構成されても良い。光パルスが光源１１０により放射された後、パルスは、対象物１３０から散乱されても良く、散乱された光のいくらかは、パルスが放射されたときに、光源の視界の方向性に対応するパスに沿って光検出及び測距システム１００に伝播して戻っても良い。光パルスが対象物１３０へ／から伝播するとき、レシーバーの視界は、走査方向に動き、光源の視界の以前の位置で重複を増加させる（例えば、パルスが放射されたときの光源の視界の配置）。近距離の対象物（例えば、光検出及び測距システムの最大範囲の２０％内に配置された対象物１３０）については、レシーバー１４０が、放射されたパルスから、散乱された光を検出するとき、レシーバーの視界は、光源の視界の以前の配置の２０％以下に重複していても良い。レシーバー１４０は、パルスが放射されたとき、光源の視界の方向性に対応するパスに沿って光検出及び測距システム１００に伝播して戻る、散乱された光の２０％以下を受信しても良い。しかしながら、対象物１３０は、光検出及び測距システム１００に比較的近く配置されていることから、レシーバー１４０は、パルスが検出されたことを示す信号を生成すべく、十分な量の光を受信しても良い。中間距離の対象物（例えば、光検出及び測距システム１００の最大範囲の２０％から８０％までの間に配置された対象物１３０）については、レシーバー１４０が、散乱された光を検出するとき、レシーバーの視界は、光源の視界の以前の配置の２０％から８０％までの間で重複しても良い。光検出及び測距システム１００の最大範囲の８０％以上の距離に配置された対象物１３０については、レシーバー１４０が、散乱された光を検出するとき、レシーバーの視界は、光源の視界の以前の配置の８０％以上、重複しても良い。光検出及び測距システム１００から最大範囲に配置された対象物１３０については、レシーバー１４０が、散乱された光を検出するとき、レシーバーの視界は、光源の視界の以前の配置について実質的に重複しても良く、レシーバー１４０は、光検出及び測距システム１００に伝播して戻る、散乱された光の実質的に全てを受信しても良い。
図３６は、光源の視界及びレシーバーの視界について、順走査方向及び逆走査方向を例示する。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、ＦＯＶＲが、ＦＯＶＬより大きく、また、レシーバーの視界及び光源の視界ＦＯＶが、互いに実質的に一致し、重複し、または、中心に配置されるように構成されても良い。例として、ＦＯＶＲは、ＦＯＶＬの直径または角度範囲ΘＬよりも、約１．５×、２×、３×、４×、５×、または、１０×である直径または角度範囲ΘＲを有しても良い。図３６の例では、レシーバーの視界の直径は、光源の視界の直径の約２倍大きく、２つのＦＯＶは、互いについて重複し、または、中心に配置されている。光源の視界より大きいレシーバーの視界は、レシーバー１４０が、両走査方向（順走査または逆走査）に、放射されるパルスから、散乱された光を受信可能にする。図３６に図示された順走査方向では、散乱された光は、主に、ＦＯＶＲの左側により受信されても良く、また、逆走査方向では、散乱された光は、主に、ＦＯＶＲの右側により受信されても良い。例えば、光パルスが、順走査中に、対象物１３０へ／から伝播するとき、ＦＯＶＲは、右へ走査し、光検出及び測距システム１００に戻る散乱された光は、主に、ＦＯＶＲの左部分により受信されても良い。
実施形態では、光検出及び測距システム１００は、一連の順走査及び逆走査を行っても良い。例として、順走査は、左から右へ水平に走査される、ＦＯＶＬ及びＦＯＶＲを含んでも良く、また、逆走査は、右から左へ走査される２つの視界を含んでも良い。他の例として、順走査は、いかなる適切な方向（例えば、４５度の角度に沿って）に沿って走査される、ＦＯＶＬおよびＦＯＶＲを含んでも良く、逆走査は、実質的に反対の方向に沿って走査される２つの視界を含んでも良い。実施形態では、順走査及び逆走査は、互いについて隣接しまたは移動されたパスをトレースしても良い。例として、逆走査は、以前の順走査の上に、下に、左に、または、右に移動された視野での線を後続しても良い。他の例として、逆走査は、以前の順走査の下に移動させられた視野での行を走査しても良く、また、次の順走査は、逆走査の下で移動させられても良い。順走査及び後方走査は、完全な視野がカバーされるまで各走査が以前の走査について移動させられつつ、交互に続いても良い。走査は、例えば、概ね、０．０５°、０．１°、０．２°、０．５°、１°、または、２°のいかなる適切な角度量だけ、交互について移動されても良い。
図３７は、ＩｎＧａＡｓアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）７６０を例示する。実施形態では、レシーバー１４０は、入力光線１３５から光を受信し検出するように構成された１つ以上のＡＰＤ７６０を含んでも良い。実施形態では、ＡＰＤ７６０は、光検出及び測距システム１００から射程に沿って配置された対象物１３０により散乱される光パルスの一部を検出するように構成されても良い。例として、ＡＰＤ７６０は、対象物１３０により散乱された光パルスの一部を受信しても良く、また、ＡＰＤ７６０は、受信された光パルスに対応する電気的な電流信号を生成しても良い。
実施形態では、ＡＰＤ７６０は、いかなる適切な半導体材料の、ドープされまたはドープされていない層を含んでも良く、例えば、シリコン、ゲルマニウム、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、またはインジウム・リン（ＩｎＰ）の層を含んでも良い。更に、ＡＰＤ７６０は、ＡＰＤ７６０を電気回路に結合するための上側電極７６２及び下側電極７７２を含んでも良い。例として、ＡＰＤ７６０は、ＡＰＤ７６０に逆バイアスの電圧Ｖを与える電圧源に電気的に結合されても良い。更に、ＡＰＤ７６０は、ＡＰＤ７６０により生成される電流を受信し、受信された電流に対応する出力電圧信号を生成するトランスインピーダンス・アンプに電気的に結合されても良い。上側電極７６２及び下側電極７７２は、いかなる適切な電気的導電材料を含んでも良く、例えば、金属（例えば、金、銅、銀、または、アルミニウム）、透明導電性酸化物（例えば、酸化インジウム・スズ）、カーボン・ナノチューブ材料、または、ポリシリコンを含んでも良い。実施形態では、上側電極７６２は、部分的に透明であり、または、入力光１３５にＡＰＤ７６０の活性領域まで通過させる開口を有しても良い。図３７では、上側電極７６２は、ＡＰＤの活性領域を少なくとも部分的に囲むリング形状を有しても良く、活性領域は、ＡＰＤ７６０が入力光線１３５を受信し検出する領域を指しても良い。活性領域は、いかなる適切なサイズまたは直径ｄを有しても良く、例えば、概ね２５μｍ、５０μｍ、８０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、５００μｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、または、５ｍｍを有しても良い。
実施形態では、ＡＰＤ７６０は、いかなる適切なドーピング（例えば、ｎドープされた、ｐドープされた、または、真正な非ドープの材料）を有するいかなる適切な半導体層のいかなる適切な組み合わせを含んでも良い。図３７の例では、ＩｎＧａＡｓ ＡＰＤ７６０は、ｐドープされたＩｎＰ層７６４、ＩｎＰアバランシェ層７６６、ｎドープされたＩｎＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰを備える吸収層７６８、及び、ｎドープされたＩｎＰ基板層７７０を含む。実施形態では、ＡＰＤ７６０は、分離された吸収層及びアバランシェ層を含んでも良く、また、単一の層は、吸収及びアバランシェの領域の両方として機能しても良い。ＩｎＧａＡｓ ＡＰＤ７６０は、ＰＮダイオードまたはＰＩＮダイオードとして、電気的に動作しても良く、また、動作中に、ＡＰＤ７６０は、上側電極７６２について下側電極７７２に印加される正極電圧Ｖで逆バイアスされても良い。印加された逆バイアス電圧Ｖは、いかなる適切な値を有しても良く、例えば、概ね、５Ｖ、１０Ｖ、２０Ｖ、３０Ｖ、５０Ｖ、７５Ｖ、１００Ｖ、または、２００Ｖを有しても良い。
図３７で、入力光１３５の光子は、主に、吸収層７６８で吸収されても良く、光子及びホールの対を生成することになる（光子生成キャリアを指しても良い。）。例として、吸収層７６８は、光検出及び測距システム１００の動作波長に対応する光子を吸収するように構成されても良い（例えば、約１４００ｎｍ及び約１６００ｎｍ間でのいかなる適切な波長）。アバランシェ層７６６では、アバランシェ増倍プロセスが発生し、吸収層７６８で生成されたキャリア（例えば、光子、ホール）は、吸収層７６８の半導体格子に衝突し、インパクト・イオン化により、追加のキャリアを生成する。このアバランシェ工程は、何度も繰り返し、１つの光子生成キャリアは、複数のキャリアを生成することになる。例として、吸収層７６８に吸収される単一の光子は、概ね、１０、５０、１００、２００、５００、１０００、１００００、または、アバランシェ増倍プロセスを通じた他のいかなる数のキャリアを生成するに至ってもよい。ＡＰＤ７６０で生成されたキャリアは、信号増幅、サンプリング、フィルタリング、信号調整、アナログ・デジタル変換、時間・デジタル変換、パルス検出、閾値検出、立上りエッジ検出、または、立下りエッジ検出を行う電気回路に結合された電流を生成しても良い。
実施形態では、単一の光子生成キャリアから生成されたキャリアの数は、印加される逆バイアスVが増加するときに、増加しても良い。もし、印加される逆バイアスが、ＡＰＤ降伏電圧に関する特有な値よりも増加するならば、単一のキャリアは、自立型アバランシェ・プロセスのきっかけとなることができる（例えば、ＡＰＤ７６０の出力は、入力光レベルに拘わらず、飽和する）。実施形態では、降伏電圧以上で動作するＡＰＤ７６０は、シングル・フォトン・アバランシェ・ダイオード（ＳＰＡＤ）を指しても良く、また、ガイガー・モードまたはフォトン・カウンティング・モードで動作することを指しても良い。降伏電圧未満で動作するＡＰＤ７６０は、線形的なＡＰＤ７６０を指しても良く、また、ＡＰＤにより生成される出力電流は、増幅回路に送られても良い（例えば、トランスインピーダンス・アンプ）。実施形態では、レシーバー１４０は、アバランシェの出来事がＳＰＡＤで発生するとき、ＳＰＡＤに印加される逆バイアス電圧を低減するように構成されたＳＰＡＤ及びクエンチ回路として動作するように構成されたＡＰＤを含んでも良い。ＳＰＡＤとして動作するように構成されたＡＰＤ７６０は、アバランシェ検出の出来事が発生するとき、降伏電圧未満に印加電圧を低減する電子クエンチ回路に結合されても良い。印加電圧を低減することは、アバランシェ・プロセスを停止させても良く、また、印加される逆バイアス電圧は、引き続くアバランシェの出来事を待つべく、リセットされても良い。更に、ＡＰＤ７６０は、アバランシェの出来事が発生するとき、電気出力のパルスまたはエッジを生成する回路に結合されても良い。
実施形態では、ＡＰＤ７６０、または、ＡＰＤ７６０及びトランスインピーダンス・アンプは、１００個の光子、５０個の光子、３０個の光子、２０個の光子、または、１０個の光子以下である雑音等価電力（ＮＥＰ）を含んでも良い。例として、ＩｎＧａＡｓ ＡＰＤ７６０は、ＳＰＡＤとして機能しても良く、また、２０個の光子以下であるＮＥＰを有しても良い。他の例として、ＩｎＧａＡｓ ＡＰＤ７６０は、５０個の光子以下のＮＥＰを備える出力電圧信号を生成するトランスインピーダンス・アンプに結合されても良い。ＡＰＤ７６０のＮＥＰは、ＡＰＤ７６０が検出することができる最小信号（たとえば、光子の最小数）について、ＡＰＤ７６０の感度を定量化する指標である。実施形態では、ＮＥＰは、１のＳＮ比に至る光学パワー（または、光子の数）に対応しても良く、また、ＮＥＰは、光信号が検出される光子の閾値数を表しても良い。例として、もし、ＡＰＤ７６０が、２０個の光子のＮＥＰを有すれば、２０個の光子を備える入力光線１３５は、約１のＳＮ比で検出されても良い（例えば、ＡＰＤ７６０は、入力光線１３５から２０個の光子を受信し、また、約１のＳＮ比を有する入力光線１３５を表す電気信号を生成しても良い。）。同様に、１００個の光子を備える入力光線１３５は、約５のＳＮ比で検出されても良い。実施形態では、１００個の光子、５０個の光子、３０個の光子、２０個の光子、または、１０個の光子以下のＮＥＰを有するＡＰＤ７６０（または、ＡＰＤ７６０及びトランスインピーダンス・アンプの組み合わせ）を備える光検出及び測距システム１００は、ＰＮまたはＰＩＮフォト・ダイオードを用いる従来の光検出及び測距システムについて改善された検出感度を提供しても良い。例として、従来の光検出及び測距システムにおけるＩｎＧａＡｓ ＰＩＮフォト・ダイオードは、約１０４個から１０５個までの光子のＮＥＰを有しても良く、ＩｎＧａＡｓ ＰＩＮフォト・ダイオードを備える光検出及び測距システムの雑音レベルは、ＩｎＧａＡｓ ＡＰＤ検出器７６０を備える光検出及び測距システム１００における雑音レベルよりも、１０３倍から１０４倍大きくても良い。
実施形態では、レシーバー１４０の前に配置された光フィルタ６３０は、光源１１０の１つ以上の動作波長で光を送信し、周囲の波長で光を減衰させるように構成されても良い。例として、光フィルタ６３０は、ＡＰＤ７６０の前に配置された自由空間スペクトル・フィルタであっても良い。スペクトル・フィルタは、光源１１０の動作波長で光を送信し（例えば、約１５３０ｎｍと１５６０ｍとの間）、波長範囲の外側で光を減衰しても良い。例として、概ね、４００ｎｍから１５３０ｎｍ、または、１５６０ｎｍから２０００ｎｍまでの波長を備える光は、いかなる適切な量だけ、例えば、少なくとも、５ｄＢ、１０ｄＢ、２０ｄＢ、３０ｄＢ、または、４０ｄＢだけ、減衰されても良い。
図３８は、パルス検出回路７８０に結合されたＡＰＤ７６０を例示する。実施形態では、パルス検出回路７８０は、検出器（例えば、ＡＰＤ７６０から電流）から信号を受信し、電流・電圧変換、信号増幅、サンプリング、フィルタリング、信号調整、アナログ・デジタル変換、時間・デジタル変換、パルス検出、閾値検出、立上りエッジ検出、または、立下りエッジ検出を行う電気回路を含んでも良い。パルス検出回路７８０は、光パルスがＡＰＤ７６０により受信されたか否かを決定し、また、ＡＰＤ７６０による光パルスの受信についての時間を決定しても良い。実施形態では、パルス検出回路７８０は、トランスインピーダンス・アンプ（ＴＩＡ）７８２、利得回路７８４、比較器７８６、または、時間・デジタル変換（ＴＤＣ）７８８を含んでも良い。実施形態では、パルス検出回路７８０は、レシーバー１４０またはコントローラ１５０に含まれても良く、また、パルス検出回路７８０の一部が、レシーバー１４０またはコントローラ１５０に含まれても良い。例として、ＴＩＡ７８２及び電圧利得回路７８４は、レシーバー１４０の一部であっても良く、また、比較器７８６及びＴＤＣ７８８は、レシーバー１４０に結合されたコントローラ１５０の一部であっても良い。
実施形態では、パルス検出回路７８０は、ＡＰＤ７６０から電流信号を受信し、受信された電流信号に対応する電圧信号を生成するように構成されたＴＩＡ７８２を含んでも良い。例として、受信された光パルスに応答して、ＡＰＤ７６０は、光パルスに対応する電流パルスを生成しても良い。ＴＩＡ７８２は、ＡＰＤ７６０から電流パルスを受信し、受信された電流パルスに対応する電圧パルスを生成しても良い。実施形態では、ＴＩＡ７８２は、また、電子フィルタとして機能しても良い。例として、ＴＩＡ７８２は、特有の周波数（例えば、１ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、５０ＭＨｚ、１００ＭＨｚ、２００ＭＨｚ、または、他のいかなる適切な周波数より大きい）より大きい信号を減衰することにより、高周波の電気的雑音を除去し、減衰させる低域濾波器として構成されても良い。実施形態では、パルス検出回路７８０は、電圧信号を増幅するように構成された利得回路７８４を含んでも良い。例として、利得回路７８４は、ＴＩＡ７８２から受信された電圧信号を増幅する１つ以上の電圧増幅段を含んでも良い。例えば、利得回路７８４は、ＴＩＡ７８２から電圧パルスを受信しても良く、また、利得回路７８４は、いかなる適切な量だけ、例えば、概ね、３ｄＢ、１０ｄＢ、２０ｄＢ、３０ｄＢ、４０ｄＢ、または、５０ｄＢだけ、電圧パルスを増幅しても良い。更に、利得回路７８４は、また、電気的雑音を除去し減衰させるように構成された電子フィルタとして機能しても良い。
実施形態では、パルス検出回路７８０は、ＴＩＡ７８２または利得回路７８４から電圧信号を受信し、受信された電圧信号が特有の閾値電圧ＶＴを上回るか、または、下回るときに、電気的なエッジ信号（例えば、立上りエッジ、または、立下りエッジ）を生成するように構成された比較器７８６を含んでも良い。例として、受信された電圧がＶＴを上回るとき、比較器７８６は、立上りエッジ・デジタル電圧信号（例えば、約０Ｖから約２．５Ｖ、３．３Ｖ、５Ｖ、または、他のいかなる適切なデジタル高レベルへ段上に変化する信号）を生成しても良い。他の例として、受信された電圧がＶＴを下回るとき、比較器７８６は、立下がりエッジ・デジタル電圧信号（例えば、約２．５Ｖ、３．３Ｖ、５Ｖ、または、他のいかなる適切なデジタル高レベルから約０Ｖへ段状に変化する信号）を生成しても良い。比較器７８６により受信された電圧信号は、ＴＩＡ７８２または利得回路７８４から受信されても良く、また、ＡＰＤ７６０により生成される電流信号に対応しても良い。例として、比較器７８６により受信された電圧信号は、光パルスの受信に応答してＡＰＤ７６０により生成される電流パルスに対応する電圧パルスを含んでも良い。比較器７８６により受信される電圧信号は、アナログ信号であっても良く、比較器７８６により生成されるエッジ信号は、デジタル信号であっても良い。
実施形態では、パルス検出回路７８０は、比較器７８６からエッジ信号を受信し、光源１１０による光パルスの放射とエッジ信号の受信との間の時間間隔を決定するように構成された時間・デジタル変換回路（ＴＤＣ）７８８を含んでも良い。ＴＤＣ７８８の出力は、ＴＤＣ７８８により決定された時間間隔に対応する数値であっても良い。実施形態では、ＴＤＣ７８８は、いかなる適切な期間、例えば、５ｐｓ、１０ｐｓ、１５ｐｓ、２０ｐｓ、３０ｐｓ、５０ｐｓ、１００ｐｓ、０．５ｎｓ、１ｎｓ、２ｎｓ、５ｎｓ、または、１０ｎｓを備える内部カウンターまたはクロックを有しても良い。例として、ＴＤＣ７８８は、２０ｐｓ期間を備える内部カウンターまたは内部クロックを有しても良く、また、ＴＤＣ７８８は、パルスの放射と受信との間の時間間隔が２５０００回の期間に等しいことを決定しても良く、これは、約０．５ｍｓの時間間隔に対応する。ＴＤＣ７８８は、数値”２５０００”を、光検出及び測距システム１００のプロセッサまたはコントローラ１５０に送っても良い。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、ＴＤＣ７８８により決定された時間間隔の少なくとも一部に基づき、光検出及び測距システム１００から対象物１３０までの距離を決定するように構成されたプロセッサを含んでも良い。例として、プロセッサは、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡであっても良く、また、コントローラ１５０の一部であっても良い。プロセッサは、ＴＤＣ７８８から数値（例えば、”２５０００”）を受信し、受信された値に基づき、光検出及び測距システム１００から対象物１３０までの距離を決定しても良い。
実施形態では、光パルスの放射と受信との間の時間間隔を決定することは、（１）光源１１０または光検出及び測距システム１００によるパルスの放射に関する時間、及び、（２）パルスからの散乱された光がレシーバー１４０により検出される時間を決定することに基づいても良い。例として、ＴＤＣ７８８は、光パルスの放射に関連する電気的エッジとパルスからの散乱された光の検出に関連する電気的エッジとの間での期間またはクロック・サイクルの数をカウントしても良い。パルスからの散乱された光が受信器１４０により検出されるときを決定することは、検出されたパルスに関連する立上りエッジまたは立下りエッジ（例えば、比較器７８６により生成される立上りまたは立下りエッジ）の時間を決定することに基づいても良い。実施形態では、光パルスの放射に関連する時間を決定することは、電気的トリガー信号に基づいても良い。例として、光源１１０は、放射された各光パルスのために電気的トリガー信号を生成しても良く、また、電気デバイス（例えば、ファンクション・ジェネレータ４２０またはコントローラ１５０）は、光源１１０にトリガー信号を与え、各光パルスの放射を起動させても良い。パルスの放射に関連するトリガー信号は、ＴＤＣ７８８に与えられても良く、また、トリガー信号の立上りエッジまたは立下りエッジは、パルスが放射された時間に対応しても良い。実施形態では、光パルスの放射に関連する時間は、光トリガー信号に基づき決定されても良い。例として、パルスの放射に関連する時間は、放射された光パルスから光の一部を検出することに少なくとも部分的に基づいて決定しても良い。光の一部は、分離された検出器（例えば、ＰＩＮフォト・ダイオードまたはＡＰＤ７６０）またはレシーバー１４０により検出されても良い。放射された光パルスからの光の一部は、光検出及び測距システム１００またはセンサー・ヘッド３１０内に配置された表面（例えば、光線スプリッターの表面、または、光源１１０、ミラー１１５、若しくは、スキャナー１２０の表面）から散乱され、反射されても良い。散乱されまた反射された光のいくらかは、レシーバー１４０のＡＰＤ７６０により受信されても良く、また、ＡＰＤ７６０に結合されたパルス検出回路７８０は、パルスが受信されたことを決定しても良い。パルスが受信された時間は、パルスの放射時間に関連しても良い。実施形態では、レシーバー１４０は、対象物１３０により続いて散乱される光パルスの一部と同様に、光検出及び測距システム１００から散乱され反射された、放射された光パルスの一部を検出するように構成された、１つのＡＰＤ７６０及び１つのパルス検出回路７８０を含んでも良い。実施形態では、レシーバー１４０は、２つのＡＰＤ７６０及び２つのパルス検出回路７８０を含んでも良い。１つのＡＰＤ７６０及びパルス検出回路７８０は、光検出及び測距システム１００から散乱され反射された、放射された光パルスの一部を検出しても良く、また、他のＡＰＤ７６０及びパルス検出回路７８０は、対象物１３０により散乱された光パルスの一部を検出しても良い。
実施形態では、光検出及び測距システム１００は、光検出及び測距システム１００から対象物１３０まで、及び、光検出及び測距システム１００に戻るまでの、光源１１０により放射された光パルスの往復飛行時間に少なくとも部分的に基づき、光検出及び測距システム１００から対象物１３０までの距離Ｄを決定するように構成されたプロセッサを含んでも良い。実施形態では、光パルスの往復飛行時間は、レシーバー１４０により検出された光パルスに関連する立上りエッジまたは立下りエッジに少なくとも部分的に基づき決定されても良い。例として、レシーバー１４０により検出された光パルスは、ＡＰＤ７６０に電流パルスを生成しても良く、ＡＰＤ７６０に結合された比較器７８６より生成される立上りエッジ信号に至る。実施形態では、光検出及び測距システム１００は、光源１１０による光パルスの放射と、対象物１３０により散乱された光パルスの少なくとも一部の、レシーバー１４０による受信との間の時間間隔を決定するように構成されたＴＤＣ７８８を含んでも良い。
図３９は、多チャネル・パルス検出回路７８０に結合されたＡＰＤ７６０を例示する。実施形態では、多チャンネル・パルス検出回路７８０は、２つ以上の比較器７８６、及び、２つ以上の入力チャネルを備えるＴＤＣ７８８を含んでも良い。図３９の例では、多チャネル・パルス検出回路は、ＡＰＤ７６０から電流信号を受信するＴＩＡ７８２、及び、ＴＩＡ７８２により供給される電圧信号をブーストする利得回路７８４を含む。利得回路７８４からの増幅された電圧信号は、Ｎ個の比較器（比較器７８６−１、７８６−２、．．．．、７８６−Ｎ）に送られ、各比較器は、特有の参照または閾値の電圧（ＶＴ１、ＶＴ２、．．．、ＶＮ）の供給を受ける。実施形態では、多チャンネル・パルス検出回路７８０は、２個、３個、４個、６個、８個、１６個、３２個、６４個、１２８個、または、他のいかなる適切な数の比較器７８６を含んでも良い。例として、多チャンネル・パルス検出回路７８０は、Ｎ＝８個の比較器７８６を含んでも良く、各比較器は、ＴＩＡ７８２または利得回路７８４により供給される電圧信号が特有の閾値ＶＴを上回りまたは下回るとき、ＴＤＣ７８８に立上りエッジまたは立下りエッジを供給するように構成されても良い。例えば、４つの比較器７８６は、それぞれ、電圧信号が０．２Ｖ、０．４Ｖ、０．６Ｖ、または、０．８Ｖを上回るとき、立上りエッジを提供しても良く、また、他の４つの比較器７８６は、それぞれ、電圧信号が０．２Ｖ、０．４Ｖ、０．６Ｖまたは０．８Ｖを下回るとき、立ち下りを提供しても良い。多チャンネルパルス検出回路７８０は、受信された光パルスに関する追加の情報、例えば、パルスの形状、パルスの持続時間、または、立上りエッジ、立下りエッジ、若しくは、パルスのピークについての時間情報を提供しても良い。
実施形態では、多チャネル・パルス検出回路７８０は、２つの比較器（７８６−１、７８６−２）を含んでも良い。第１の比較器７８６−１は、ＴＩＡ７８２または利得回路７８４により供給される電圧信号が閾値ＶＴ１を上回るとき、第１の電気的エッジ信号を生成しても良い。第２の比較器７８６−２は、電圧信号が閾値ＶＴ２を下回るとき、第２の電気的エッジ信号を生成しても良い。閾値電圧ＶＴ１及びＶＴ２は、同一の電圧であっても良く、また、異なる電圧であっても良い。例として、もし、ＶＴ１及びＶＴ２が同じであれば、第１の比較器７８６−１からのエッジは、受信されたパルスの立上りエッジの特有のレベルに対応しても良く、また、第２の比較器７８６−２からのエッジは、受信されたパルスの立下りエッジの同一レベルに対応しても良い。更に、２つのエッジ間の時間差は、パルスの幅または持続時間を表しても良い。実施形態では、多チャネル・パルス検出回路７８０は、比較器７８６−１及び比較器７８６−２から、それぞれ、第１、第２の電気的エッジ信号を受信するように構成されたＴＤＣ７８８を含んでも良い。ＴＤＣ７８８は、第１、第２の電気的エッジ信号の受信間の時間差に基づき、受信された光パルスの持続時間を決定しても良い。ＴＤＣ７８８は、光源１１０による光パルスの放射と、ＴＤＣ７８８による第１の電気的エッジ信号の受信との間の第１の時間間隔を決定しても良い。更に、ＴＤＣ７８８は、光パルスの放射と、第２の電気的エッジ信号の受信との間の第２の時間間隔を決定しても良い。ＴＤＣ７８８は、第１、第２の電気的エッジ信号に少なくとも部分的に基づき、受信された光パルスのピークに関連する時間を決定しても良い（例えば、ピークは、第１、第２の電気的エッジ信号に関連する時間の間の概ね途中に位置しても良い。）。実施形態では、プロセッサまたはコントローラ１５０は、光検出及び測距システム１００から対象物１３０までの距離を、受信された光パルスの持続時間、受信された光パルスの形状、受信された光パルスにおける、立上りエッジ及び立下がりエッジに各々関連する第１、第２の間隔、または、受信された光パルスのピークに関連する時間に少なくとも部分的に基づき、決定しても良い。
図４０は、論理回路７９２に結合された２つのＡＰＤ（７６０Ａ、７６０Ｂ）を含むレシーバー１４０を例示する。実施形態では、レシーバー１４０は、論理回路７９２に結合された２つ以上のＡＰＤ７６０を含んでも良い（例えば、ＡＰＤは、パルス検出回路を介して論理回路に結合されても良い。）。論理回路７９２は、１つ以上の論理ゲート（例えば、１つ以上の論理積ゲート）を含んでも良く、論理ゲートは、ＡＰＤ（７６０Ａ、７６０Ｂ）の各々または関連するパルス検出回路（７８０Ａ、７８０Ｂ）が光パルスの検出に対応して電気信号を生成するときのみ、レシーバー１４０が光パルスを検出した旨を示す出力を生成するように構成されている。図４０の例では、入力光線１３５は、光線スプリッター７９０により、ＡＰＤ７６０Ａ、７６０Ｂに結合された２つの光線に分割される。ＡＰＤ７６０Ａは、パルス検出回路７８０Ａに結合されても良く、また、ＡＰＤ７６０Ｂは、パルス検出回路７８０Ｂに結合されても良い。図４０に例示された各パルス検出回路は、ＴＩＡ７８２、利得回路７８４、または、比較器７８６を含んでも良く、各パルス検出回路の比較器７８６は、デジタル信号を論理回路７９２へ供給しても良い。図４０の論理回路７９２は、パルス検出回路７８０Ａ、７８０Ｂの両者が、論理積ゲートへデジタル高信号を供給するときのみ、ＴＤＣ７８８へ電気的エッジ信号を供給するように構成されても良い。単一の論理積ゲートを含んでも良い。図４０のレシーバー１４０は、雑音により生じる、誤ったパルス検出の出来事の可能性を低減しても良い余剰性を与える（例えば、暗電流または熱的に誘起されるキャリアの生成に起因する、ＡＰＤ内の雑音）。ＡＰＤ７６０Ａ、７６０Ｂでの雑音の出来事は、関連するパルス検出回路７８０Ａ、７８０Ｂに、デジタル高信号を生成させても良い。しかしながら、論理積ゲートは、もし、パルス検出回路７８０Ａまたは７８０Ｂの一方のみからデジタル高信号を受信するとき、ＴＤＣ７８８に電気的エッジ信号を送らないであろう。論理積ゲートは、もし、パルス検出回路７８０Ａ、７８０Ｂの両者からデジタル高信号を受信するとき、ＴＤＣ７８８に電気的エッジ信号を送るのみであろうし、これは、ＡＰＤ７６０Ａ、７６０Ｂの両者が光パルスを検出したことを示す。
図４１は、検出器アレー７９６を例示する。実施形態では、レシーバー１４０は、２以上のＡＰＤ７６０のアレー７９６を含んでも良い。検出器アレー７９６は、ＡＰＤ７６０のいかなる適切な数または配置を含んでも良い。例として、検出器アレー７９６は、横並びにまたは上下に配置された２つのＡＰＤ７６０を含んでも良い。２つの横並びのＡＰＤ７６０の配置は、視野に亘って交互の画素を走査するように用いられても良く（例えば、ＡＰＤ７６０Ｃは、奇数個の画素２１０から光を検出しても良く、また、ＡＰＤ７６０Ｄは、偶数個の画素２１０から光を検出しても良い。）。図４１の検出器アレー７９６は、２個×３個の構成で配置された、６つのＡＰＤ（７６０Ｃ、７６０Ｄ、７６０Ｅ、７６０Ｆ、７６０Ｇ、及び、７６０Ｈ）を含む。検出器アレー７９６は、光検出及び測距システム１００に、視野に亘り複数の行を同時に走査させても良い。例として、検出器７６０Ｃまたは７６０Ｄは、特有の行（例えば、行番号１）を走査しても良く、検出器７６０Ｅまたは７６０Ｆは、他の行（例えば、行番号１７）を走査しても良く、検出器７６０Ｇまたは７６０Ｈは、異なる行（例えば、行番号３３）を走査しても良い。視野に亘る後続の走査のとき、検出器７６０Ｃまたは７６０Ｄは、行番号２を操作しても良く、７６０Ｅまたは７６０Ｆは、行番号１８を走査して良く、７６０Ｇまたは７６０Ｈは、行番号３４を走査しても良い。
図４２は、コンピュータ・システム８００を例示する。実施形態では、１つ以上のコンピュータ・システム８００は、ここに記述され図示された１つ以上の方法における１つ以上の工程を含んでも良い。実施形態では、１つ以上のコンピュータ・システム８００は、ここに記述され図示された機能性を提供しても良い。実施形態では、１つ以上のコンピュータ・システム８００上で動作するソフトウェアは、ここに記述され図示された１つ以上の方法における１つ以上の工程を実行しても良く、また、ここに記述され図示された機能性を提供しても良い。実施形態は、１つ以上のコンピュータ・システム８００における１つ以上の部分を含んでも良い。実施形態では、コンピュータ・システムは、コンピューティング装置、コンピューティング・システム、コンピュータ、汎用コンピュータ、または、データ処理装置を指しても良い。コンピュータ・システムへの参照は、適切であれば、１つ以上のコンピュータ・システムを包含しても良い。
コンピュータ・システム８００は、いかなる適切な物理的形態を取っても良い。例として、コンピュータ・システム８００は、埋め込みコンピュータ・システム、システム・オン・チップ（ＳＯＣ）、シングルボード・コンピュータ・システム（ＳＢＣ）、デスクトップ・コンピュータ・システム、ラップトップ・またはノートブック・コンピュータ・システム、メインフレーム、コンピュータ・システムのメッシュ、サーバ、タブレット・コンピュータ・システム、または、これらの２つ以上のいかなる適切な組み合わせを含んでも良い。他の例として、コンピュータ・システム８００の全てまたは一部は、様々なデバイス、例えば、限定されることなく、カメラ、ビデオカメラ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、スマートフォン、電子読取装置（例えば、電子リーダー）、ゲーム・コンソール、スマート・ウォッチ、時計、電卓、テレビ・モニタ、フラットパネル・ディスプレイ、コンピュータ・モニタ、 車両の表示（例えば、オドメーター・ディスプレイまたはダッシュボード・ディスプレイ）、車両ナビゲーション・システム、光検出及び測距システム、ＡＤＡＳ、自律車両、自律走行システム、操縦席制御、カメラビュー表示（例えば、車両におけるリアビュー・カメラの表示）、アイウェア、またはヘッドマウント・ディスプレイと組み合わされ、結合され、組み込まれて良い。適切であれば、コンピュータ・システム８００は、１つ以上のコンピュータ・システム８００を含んでも良く、単一であり又は分散されても良く、複数の場所に跨っても良く、複数の装置に跨っても良く、複数のデータセンターに跨っても良く、または、クラウドに常駐しても良く、これらは、１つ以上のネットワーク中の１つ以上のクラウドの構成要素を含んでも良い。適切であれば、１つ以上のコンピュータ・システム８００は、ここに記述され図示された１つ以上の方法での１つ以上の工程を、実質的な時空の制限無しに、実行しても良い。例として、１つ以上のコンピュータ・システム８００は、ここに記述され図示された１つ以上の方法での１つ以上の工程を、実時間モードまたはバッチ・モードで実行しても良い。適切であれば、１つ以上のコンピュータ・システム８００は、ここに記述され図示された１つ以上の方法での１つ以上の工程を、異なる時間で、または、異なる場所で実行しても良い。
図４２で説明されたように、コンピュータ・システム８００は、プロセッサ８１０、メモリ８２０、ストレージ８３０、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェイス８４０、通信インターフェイス８５０、またはバス８６０を含んでも良い。コンピュータ・システム８００は、いかなる適切な配置で、いかなる適切な数のいかなる適切な構成要素を含んでも良い。
実施形態では、プロセッサ８１０は、コンピュータ・プログラムの作成等のインストラクションを実行するためのハードウェアを含んでも良い。例として、インストラクションを実行すべく、プロセッサ８１０は、内部レジスタ、内部キャッシュ、メモリ８２０、または、ストレージ８３０から、インストラクションを検索し（またはフェッチし）、デコードし、実行し、１つ以上の結果を内部レジスタ、内部キャッシュ、メモリ８２０、または、ストレージ８３０に書き込む。実施形態では、プロセッサ８１０は、データ、インストラクション、または、アドレスのための１つ以上の内部キャッシュを含んでも良い。プロセッサ８１０は、適切であれば、いかなる適切な数のいかなる適切な内部キャッシュを含んでも良い。例として、プロセッサ８１０は、１つ以上のインストラクション・キャッシュ、１つ以上のデータ・キャッシュ、または、１つ以上の変換ルックアップサイド・バッファ（ＴＬＢ）を含んでも良い。インストラクション・キャッシュ中のインストラクションは、メモリ８２０またはストレージ８３０中のインストラクションのコピーであっても良く、また、インストラクション・キャッシュは、プロセッサ８１０によるインストラクションの検索を高速化しても良い。データ・キャッシュ中のデータは、プロセッサ８１０上で実行されるインストラクションについて、メモリ８２０またはストレージ８３０内のデータのコピーであっても良く、プロセッサ８１０で実行される後続のインストラクションによるアクセスのための、または、メモリ８２０又はストレージ８３０への書き込みのための、プロセッサ８１０で実行された以前のインストラクションの結果であっても良く、また、他の適切なデータであっても良い。データ・キャッシュは、プロセッサ８１０により読み出し動作または書き込み動作が高速化されても良い。ＴＬＢは、プロセッサ８１０のための仮想アドレス変換を高速化しても良い。実施形態では、プロセッサ８１０は、データ、インストラクション、または、アドレスのための、１つ以上の内部レジスタを含んでも良い。プロセッサ８１０は、適切であれば、いかなる適切な数のいかなる適切な内部レジスタを含んでも良い。適切であれば、プロセッサ８１０は、１つ以上の算術論理装置（ＡＬＵ）を含んでも良く、マルチ・コア・プロセッサであって良く、１つ以上のプロセッサ８１０を含んでも良い。
実施形態では、メモリ８２０は、プロセッサ８１０が実行するためのインストラクション、または、プロセッサ８１０が動作するためのデータを記憶するメイン・メモリを含んでも良い。例として、コンピュータ・システム８００は、ストレージ８３０または他のソース（例えば、他のコンピュータ・システム８００）からメモリ８２０へインストラクションをロードしても良い。プロセッサ８１０は、その後、メモリ８２０から内部レジスタまたは内部キャッシュへインストラクションをロードしても良い。インストラクションを実行すべく、プロセッサ８１０は、内部レジスタまたは内部キャッシュからインストラクションを検索し、デコードしても良い。インストラクションを実行する間または後で、プロセッサ８１０は、１つ以上の結果（中間であっても最終であっても良い）を内部レジスタまたは内部キャッシュへ書き込んでも良い。プロセッサ８１０は、その後で、１つ以上の結果をメモリ８２０に書き込んでも良い。１つ以上のメモリ・バスは（各々は、アドレス・バス及びデータ・バスを含んでも良い。）は、プロセッサ８１０をメモリ８２０に結合させても良い。バス８６０は、１つ以上のメモリ・バスを含んでも良い。実施形態では、１つ以上のメモリ管理ユイッと（ＭＭＵ）は、プロセッサ８１０及びメモリ８２０間に存在しても良く、また、プロセッサ８１０により要求されたメモリ８２０へのアクセスを容易にしても良い。実施形態では、メモリ８２０は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）を含んでも良い。ＲＡＭは、適切であれば、揮発性メモリであっても良い。適切であれば、ＲＡＭは、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、または、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）であっても良い。メモリ８２０は、適切であれば、１つ以上のメモリ８２０を含んでも良い。
実施形態では、ストレージ８３０は、データまたはインストラクションのためのマス・ストレージを含んでも良い。例として、ストレージ８３０は、ハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）、フロッピー・ディスク・ドライブ、フラッシュ・メモリ、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ドライブ、または、これらの２つ以上の組み合わせを含んでも良い。ストレージ８３０は、適切であれば、リムーバブルまたは非リムーバブル（または固定）メディアを含んでも良い。ストレージ８３０は、適切であれば、コンピュータ・システム８００の内部または外部であっても良い。実施形態では、ストレージ８３０は、不揮発性のソリッド・ステート・メモリであっても良い。実施形態では、ストレージ８３０は、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）を含んでも良い。適切であれば、ＲＯＭは、マスクＲＯＭ（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能なＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能なＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュ・メモリ、またはこれらの２つ以上の組み合わせであってもよい。ストレージ８３０は、適切であれば、プロセッサ８１０及びストレージ８３０間での通信を容易にする１つ以上のストレージ・コントロール・ユニットを含んでも良い。適切であれば、ストレージ８３０は、１つ以上のストレージ８３０を含んでも良い。
実施形態では、Ｉ／Ｏインターフェイス８４０は、コンピュータ・システム８００及び１つ以上のＩ／Ｏデバイス間での通信のための１つ以上のインターフェイスを提供するハードウェア、ソフトウェア、または、それらの両者を含んでも良い。コンピュータ・システム８００は、適切であれば、１つ以上のＩ／Ｏデバイスを含んでも良い。１つ以上のＩ／Ｏデバイスは、人及びコンピュータ・システム８００間での通信を可能にしても良い。例として、Ｉ／Ｏデバイスは、キーボード、キーパッド、マイクロフォン、モニター、マウス、プリンタ、スキャナー、スピーカー、カメラ、スタイラス、タブレット、タッチ・スクリーン、トラックボール、他の適切なＩ／Ｏデバイス、またはこれらの２つ以上の組み合わせを含んでも良い。Ｉ／Ｏデバイスは、１つ以上のセンサーを含んでも良い。適切であれば、Ｉ／Ｏインターフェイス８４０は、プロセッサ８１０に１つ以上のＩ／Ｏデバイスを駆動させる１つ以上のデバイスまたはソフトウェア・ドライバーを含んでも良い。Ｉ／Ｏインターフェイス８４０は、適切であれば、１つ以上のＩ／Ｏインターフェイス８４０を含んでも良い。
実施形態では、通信インターフェイス８５０は、コンピュータ・システム８００、及び、１つ以上の他のコンピュータ・システム８００または１つ以上のネットワーク間での通信（例えば、パケット・ベースの通信）のための１つ以上のインターフェイスを提供するハードウェア、ソフトウェア、または、それらの両者を含んでも良い。例として、通信インターフェイス８５０は、イーサネット（登録商標）若しくは他の有線ネットワークまたは無線ＮＩＣ（ＷＮＩＣ）と通信するためのネットワーク・インターフェイス・コントローラ（ＮＩＣ）またはネットワーク・アダプタ；無線ネットワーク、例えば、ＷＩ−ＦＩネットワークと通信するための無線アダプタ；または、光通信や自由空間光通信を用いて通信を行う光送信機（例えば、レーザー・ダイオードまたは発光ダイオード）または光受信機（例えば、光検出器）を含んでも良い。コンピュータ・システム８００は、アドホック・ネットワーク、パーソナル・ネットワーク（ＰＡＮ）、車内ネットワーク（ＩＶＮ）、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）、メトロポリタン・エリア・ネットワーク（ＭＡＮ）、または、インターネットの１つ以上の部分若しくはこれらの２つ以上の組み合わせであっても良い。１つ以上のネットワークにおける１つ以上の部分は、有線でも無線でも良い。例として、コンピュータ・システム８００は、（例えば、ブルートゥース（登録商標）ＷＰＡＮの）無線ＰＡＮ（ＷＰＡＮ）、Ｗｉ−Ｆｉネットワーク、ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｌｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）ネットワーク、携帯電話ネットワーク（例えば、グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ（ＧＳＭ（登録商標））ネットワークなど）、他の適切な無線ネットワーク、または、これらの２つ以上の組み合わせを含んでも良い。他の例として、コンピュータ・システム８００は、１００ギガビット・イーサネット（登録商標）（１００ＧｂＥ）、１０ギガビット・イーサネット（登録商標）（１０ＧｂＥ）、または、同期光ネットワーク（ＳＯＮＥＴ）に基づくファイバー光通信を用いて通信しても良い。コンピュータ・システム８００は、適切であれば、いかなるネットワークのためのいかなる適切な通信インターフェイス８５０を含んでも良い。通信インターフェイス８５０は、適切であれば、１つ以上の通信インターフェイス８５０を含んでも良い。
実施形態では、バス８６０は、コンピュータ・システム８００の構成要素を互いに結合させるハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの両者を含んでも良い。例として、バス８６０は、アクセラレーテッド・グラフィック・ポート（ＡＧＰ）若しくは他のグラフィックス・バス、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）バス、ＥＩＳＡ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）バス、フロントサイド・バス（ＦＳＢ）、ハイパートランスポート（ＨＴ）相互接続、業界標準アーキテクチャ（ＩＳＡ）バス、インフィニバンド相互接続、ロー・ピン・カウント（ＬＰＣ）バス、メモリ・バス、マイクロ・チャネル・アーキテクチャ（ＭＣＡ）バス、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）バス、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ（ＰＣＩｅ）バス、ＳＡＴＡ（Ｓｅｒｉａｌ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）バス、ビデオエレクトロニクス規格協会ローカルバス（ＶＬＢ）、他の適切なバス、または、これらの２つ以上の組み合わせを含んでも良い。バス８６０は、適切であれば、１つ以上のバス８６０を含んでも良い。
実施形態では、実施形態に関連して記載された様々なモジュール、回路、システム、方法、またはアルゴリズム・ステップは、電子ハードウェア、コンピュータ・ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアのいかなる適切な組み合わせとして実行されてもよい。実施形態では、コンピュータ・ソフトウェア（ソフトウェア、コンピュータ実行可能コード、コンピュータ・コード、コンピュータ・プログラム、コンピュータ命令、または命令を指しても良い）は、ここに記載されまたは図示された様々な機能を実行するために使用されても良く、コンピュータ・ソフトウェアは、コンピュータ・システム８００の動作により実行され、また、コンピュータ・システム８００の動作を制御するように構成されても良い。例として、コンピュータ・ソフトウェアは、プロセッサ８１０により実行されるように構成されたインストラクションを含んでも良い。実施形態では、ハードウェアとソフトウェアとの互換性のために、様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、またはアルゴリズム・ステップは、機能性の観点から一般的に説明されている。そのような機能がハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実行されるか否かは、システム全体に課せられた特有のアプリケーションまたは設計の制約に左右される。
以下のパラグラフは、光検出及び測距システム及びレーザー・システムの様々な具体的な実施形態を述べる。
光パルスを放射するように構成された光源と、
複数の光学的リンクであって、各光学的リンクは、複数のセンサー・ヘッドのうちの対応するセンサー・ヘッドに結合しており、前記光学的リンクは、前記光源から前記対応するセンサー・ヘッドへの前記放射された光パルスの少なくとも一部を運ぶように構成された前記複数の光学的リンクと、
前記複数のセンサー・ヘッドであって、各センサー・ヘッドは、
該センサー・ヘッドの視野に亘り光パルスを走査するように構成されたスキャナーであって、前記走査された光パルスが、前記対応する光学的リンクにより前記光源から前記センサー・ヘッドに運ばれる、前記放射された光パルスの一部を含む、前記スキャナーと、
前記センサー・ヘッドから射程に沿って配置された対象物により散乱され又は反射される、前記走査された光パルスの少なくとも一部を検出するように構成されたレシーバーと、
を含む前記複数のセンサー・ヘッドと、
を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記対象物は、前記センサー・ヘッドの前記視野内に少なくとも部分的に含まれており、かつ、前記センサー・ヘッドから、前記光検出及び測距システムの最大範囲以下である距離だけ離れて配置されており、 前記センサー・ヘッドは、該センサー・ヘッドから前記対象物までの距離を、前記センサー・ヘッドから前記対象物まで、及び、前記センサー・ヘッドに戻るまでに、光パルスが進む飛行時間に少なくとも部分的に基づき、決定するように構成されたプロセッサを更に含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光検出及び測距システムは、自動車に組み込まれており、前記センサー・ヘッドは、前記自動車の周りの環境の３６０度視界を与えるように配置されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
各光学的リンクは、１メートル以上の長さを有するファイバー光学ケーブルを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記複数の光学的リンクに対応する複数の電気的リンクを更に含み、
各電気的リンクは、前記光源を、前記複数のセンサー・ヘッドのうちのそれぞれのセンサー・ヘッドに結合し、前記電気的リンクは、前記光源及び前記各センサー・ヘッド間の電力または１つ以上の電気信号を運ぶように構成されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源は、
低パワー光パルスを生成するように構成されたシード・レーザーと、
前記低パワー光パルスを増幅し、前記光源から放射される前記光パルスを生成するように構成された１つ以上の光増幅器と、
を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源は、１つ以上の光フィルタを更に含み、
各光フィルタは、１つ以上の光増幅器により生成される、増幅された自発放射光を低減するように構成されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
光源は、前記シード・レーザーに結合された補助光源を更に含み、
前記補助光源からの光は、第１の低パワー光パルスの増幅後、第２の低パワー光パルスの受信前までの時間の間、少なくとも前記光増幅器の一つが光パルスを自発的に放射することを妨げるように構成されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源は、
複数のレーザー・ダイオードであって、各レーザー・ダイオードが、異なる動作波長で光を生成するように構成された前記複数のレーザー・ダイオードと、
単一の光ファイバーに、各レーザー・ダイオードにより生成された光を結合させるように構成された光マルチプレクサと、
を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源は、前記複数のセンサー・ヘッドに対応する複数の光の波長で光パルスを生成するように構成された波長調整可能なレーザーを含み、
前記波長調整可能なレーザーにより生成された各波長は、対応するセンサー・ヘッドへ運ばれることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源は、１つ以上の光フィルタを含む光増幅器を含み、
各光フィルタは、前記光増幅器により生成された、増幅された自発放射光の量を低減するように構成されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光検出及び測距システムは、Ｎ個の各々のセンサー・ヘッドに結合されたＮ個の光学的リンクを含み、
前記光源は、Ｎ個の光学的リンク間で前記放射された光パルスを分配するように構成された１×Ｎ個の光デマルチプレクサを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光デマルチプレクサは、光パワー・スプリッター、光スイッチ、または、波長デマルチプレクサを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記Ｎ個の光学的リンク間で前記放射された光パルスを分配することは、
放射された各光パルスを、Ｎ個の光パルスに分割することと、
前記Ｎ個の各パルスを、対応するセンサー・ヘッドへの送信のために、対応する光学的リンクへ送ることと、
を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源により放射された前記光パルスは、Ｎ個の異なる波長を有するパルスを含み、
前記Ｎ個の光的学リンク間で前記放射された光パルスを分配することは、対応するセンサー・ヘッドに送信するために、対応する光学的リンクに、特有の波長を有する各パルスを送信することを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
各光学的リンクは、ファイバー光増幅器の利得ファイバーを含み、
前記利得ファイバーは、前記放射された光パルスの前記一部を増幅すると共に、前記光源から前記対応するセンサー・ヘッドへ伝播するように構成されたことを特徴とする光検出及び測距システム。
各光学リンクは、光増幅器の利得ファイバーを含み、
前記利得ファイバーは、前記光学的リンクの長さに沿って分配され、前記放射された光パルスの一部を増幅するように構成されており、前記放射された光パルスの前記一部は、前記光源から前記対応するセンサー・ヘッドまで運ばれることを特徴とする光検出及び測距システム。
各センサー・ヘッドは、前記光学的リンクにより前記センサー・ヘッドへ運ばれる前記光パルスを増幅することと、前記センサー・ヘッドの前記視野に亘る走査のために、前記スキャナーへ前記増幅された光パルスを送ることと、を行うように構成された光増幅器を更に含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光増幅器は、自由空間増幅器またはファイバー光増幅器であることを特徴とする光検出及び測距システム。
光シード・パルスを生成するように構成されたシード・レーザーと、
第１の増幅利得により前記シード・パルスを増幅し、増幅されたシード・パルス及び増幅された自発放射（ＡＳＥ）を含む第１の増幅出力を生成するように構成された第１のファイバー光増幅器と、
前記第１の増幅器出力から前記ＡＳＥの量を除去するように構成された第１の光フィルタと、
前記第１の光フィルタから前記増幅されたシード・パルスを受信し、第２の増幅利得により前記受信されたパルスを増幅し、出力パルスを生成するように構成された第２のファイバー光増幅器と、を含み、
前記出力パルスは、出力パルス特性を有し、
該出力パルス特性は、
１００ＭＨｚ以下であるパルス繰り返し周波数と、
２０ｎｓ以下のパルス持続時間と、
１％以下のデューティ・サイクルと、
を含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記出力パルス特性は、
約１４００ｎｍと２０５０ｎｍとの間の動作波長と、
１０ｎＪ以上のパルス・エネルギーと、
１ワット以上のピーク・パワーと、
５０ワット以下の平均パワーと、を更に含み、
前記ＡＳＥは、前記平均パワーの２５％以下であることを特徴とするレーザー・システム。
前記光シード・パルスは、１マイクロ・ワット以上の平均パワーを有し、
前記出力パルスは、１ミリ・ワット以上の平均パワーを有し、
前記第１の増幅器利得及び前記第２の増幅器利得は、４０ｄＢ以上の全体での光パワー利得に一緒に対応することを特徴とするレーザー・システム。
前記シード・レーザーは、パルス・ジェネレータにより電気的に駆動され、前記光シード・パルスを生成するように構成されたレーザー・ダイオードを含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記シード・レーザーは、
連続波（ＣＷ）光を生成するように構成されたレーザー・ダイオードと、
前記ＣＷ光を受信し、該受信されたＣＷ光から前記光シード・パルスを生成するように構成された光変調器と、
を含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記シード・レーザーは、
持続時間τを有する光パルスを生成するように構成されたレーザー・ダイオードと、
光変調器であって、前記レーザー・ダイオードから前記光パルスを受信し、前記受信された光パルスの各々の一部を選択的に送信し前記シード・パルスを生成し、各光シード・パルスが、τより小さい持続時間を有するように構成された前記光変調器と、
を含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記シード・レーザーは、
複数のレーザー・ダイオードであって、各レーザー・ダイオードが、異なる波長で光を生成するように構成された前記複数のレーザー・ダイオードと、
各レーザー・ダイオードにより生成される前記光を、単一の光ファイバーに結合するように構成された光マルチプレクサと、
を含むことを特徴とするレーザー・システム。
レーザー・システムの複数の動作波長を含む入力光を受信し、時間遅延光を生成するように構成された波長依存遅延線を更に含み、
前記時間遅延光は、前記複数の動作波長で前記光を含み、
前記複数の動作波長の各波長は、前記波長に基づく特有の時間遅延を有することを特徴とするレーザー・システム。
前記遅延線は、
サーキュレータと、
前記複数の動作波長に対応する複数のファイバー・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）であって、該ＦＢＧが、一連に配置され、光ファイバーの特有の長さだけ相互から隔離されており、各ＦＢＧが、前記動作波長のうちの１つの波長を反射するように構成された前記複数のファイバー・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）と、
を含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記シード・レーザーは、複数の波長で光を生成するように構成された波長調整可能なレーザーを含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記シード・レーザーは、
モード・ロックド・ファイバー・レーザーと、
前記モード・ロックド・レーザーにより生成された光パルスを抽出するように構成されたパルス・ピッカーと、
を含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記第１の光フィルタは、前記第１の増幅器出力から前記ＡＳＥの８０％以上を除去するように構成されていることを特徴とするレーザー・システム。
前記第１の光フィルタは、前記レーザー・システムの１つ以上の動作波長で光を送信し、該送信された波長から光を少なくとも２０ｄＢだけ減衰させるように構成されたスペクトル・フィルタを含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記第１の光フィルタは、光スイッチまたは半導体光増幅器を含む時間フィルタを含み、
前記時間フィルタは、前記増幅されたシード・パルスが存在するならば、送信状態になり、そうでなければ、非送信状態になるように構成されており、
前記非送信状態で動作しているとき、前記ＡＳＥは、前記第１の光フィルタを通じた送信が妨げられることを特徴とするレーザー・システム。
前記第２の増幅器から前記出力パルスを受信し、前記第２の増幅器により生成されたＡＳＥの量を低減するように構成された第２の光フィルタを更に含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記第２の光増幅器から前記出力パルスを受信し、該出力パルスを光検出及び測距システムの複数の光学的リンクに分配するように構成された光デマルチプレクサを更に含み、
前記光学的リンクは、前記光検出及び測距システムの複数のセンサー・ヘッドの各々と結合されていることを特徴とするレーザー・システム。
前記第２のファイバー光増幅器から前記出力パルスを受信し、該出力パルスを含む自由空間光線を生成するように構成された出力コリメータを更に含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記第１のファイバー光増幅器は、ダブル・パス増幅器を含み、
当該ダブル・パス増幅器は、
サーキュレータと、
第１の端と第２の端とを含む、エルビウム・ドープド利得ファイバー、または、エルビウム／イッテルビウム・ドープド利得ファイバーであって、前記第１の端が、前記サーキュレータに結合されている前記利得ファイバーと、
前記利得ファイバーの前記第２の端に結合されたファイバー・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）であって、前記ＦＢＧは、前記レーザー・システムの１つ以上の動作波長に対応する光を反射し、該反射された波長から離れた光を送信しまたは減衰するように構成された前記ＦＢＧと、を含み、
前記第２のファイバー光増幅器は、エルビウム・ドーパントまたはエルビウム及びイッテルビウム・ドーパントを含むダブル・クラッド・利得ファイバーを含むブースタ増幅器を含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記第１のファイバー光増幅器は、エルビウム・ドーパントまたはエルビウム及びイッテルビウム・ドーパントを含む第１の利得ファイバーを含む第１のシングル・パス増幅器を含み、
前記第２のファイバー光増幅器は、エルビウム・ドーパントまたはエルビウム及びイッテルビウム・ドーパントを含む第２の利得ファイバーを含む第２のシングル・パス増幅器を含み、
前記レーザー・システムは、第３のファイバー光増幅器を含み、該第３の増幅器は、エルビウム・ドーパントまたはエルビウム及びイッテルビウム・ドーパントを含むダブル・クラッド・利得ファイバーを含むブースタ増幅器を含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記第１のファイバー光増幅器は、ダブル・パス増幅器を含み、
該ダブル・パス増幅器は、
サーキュレータと、
第１の端及び第２の端を含む、エルビウム・ドープド、または、エルビウム／イッテルビウム・ドープド利得ファイバーであって、前記第１の端が、前記サーキュレータに結合されている前記利得ファイバーと、
前記利得ファイバーの前記第２の端に結合されたファイバー・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）であって、該ＦＢＧは、前記レーザー・システムの１つ以上の動作波長に対応する光を反射し、該反射された光から離れた光を送信しまたは減衰するように構成された前記ＦＢＧと、を含み、
前記第２のファイバー光増幅器は、エルビウム・ドープドまたはエルビウム／イッテルビウム・ドープド利得ファイバーを含むシングル・パス増幅器を含み、
前記レーザー・システムは、第３のファイバー光増幅器を更に含み、該第３のファイバー光増幅器は、エルビウム・ドーパントまたはエルビウム及びイッテルビウム・ドーパントを含むダブル・クラッド・利得ファイバーを含むブースタ増幅器であることを特徴とするレーザー・システム。
前記第２のファイバー光増幅器は、エルビウム・ドーパント又はイッテルビウム・ドーパントを含むダブル・クラッド利得ファイバーを含むブースタ増幅器を含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記ブースタ増幅器は、クラッド・モード・ストリッパーを更に含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記シード・レーザー、前記第１の増幅器、前記第１の光フィルタ、及び、前記第２の増幅器は、単一のハウジングに一緒に纏められていることを特徴とするレーザー・システム。
前記レーザー・システムは、前記第２の増幅器から前記出力パルスを受信し、該出力パルスを第３の増幅器利得により増幅するように構成されたこと第３のファイバー光増幅器を更に含み、
前記第３のファイバー光増幅器は、エルビウム・ドーパント又はイッテルビウム・ドーパントを含むダブル・クラッド利得ファイバーを含むブースタ増幅器を含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記レーザー・システムは、光源、光学的リンク、およびセンサー・ヘッドを含む光検出及び測距システムの一部であり、
前記光学的リンクは、前記光源を前記センサー・ヘッドに結合し、
前記シード・レーザーは、光源に配置され、
前記第１のファイバー光増幅器は、前記光源、前記光学的リンク、または、前記センサー・ヘッドに配置され、
前記第２のファイバー増幅器は、前記光源、前記光学的リンク、または、前記センサー・ヘッドに配置されていることを特徴とするレーザー・システム。
前記第１、第２の増幅器は、前記光源に配置されており、
前記レーザー・システムは、前記光学的リンクの長さに沿って分配された利得ファイバーを含む第３の光増幅器を更に含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記第１の増幅器は、前記光源に配置され、
前記第２の増幅器は、前記光学的リンクの長さに沿って分配された利得ファイバーを含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記第１、第２の増幅器は、前記光源に配置され、
前記レーザー・システムは、前記センサー・ヘッドに配置された第３の増幅器を更に含み、該第３の増幅器は、自由空間増幅器またはファイバー光増幅器を含むことを特徴とするレーザー・システム。
前記第１の増幅器は、前記光源に配置され、
前記第２の増幅器は、前記光学的リンクの長さに沿って分配された利得ファイバーを含み、
前記レーザー・システムは、前記センサー・ヘッドに配置された第３の増幅器を更に含み、該第３の増幅器は、自由空間増幅器またはファイバー光増幅器を含むことを特徴とするレーザー・システム。
光パルスを放射するように構成された光源と、
視野に亘り、前記放射された光の少なくとも一部を走査するように構成されたスキャナーと、
前記光検出及び測距システムから距離を置いて配置された対象物により散乱される、走査された光パルスの少なくとも一部を検出するように構成されたレシーバーと、
を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源から離れて配置されたセンサー・ヘッドを更に含み、
前記センサー・ヘッドは、前記スキャナー及び前記レシーバーを含み、
前記センサー・ヘッドは、光学的リンクにより前記光源に結合され、前記光学的リンクは、前記放射された光パルスの一部を前記光源から前記センサー・ヘッドへ運ぶことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光検出及び測距システムは、１つ以上の追加のセンサー・ヘッドを更に含み、
前記追加のセンサー・ヘッドの各々は、各スキャナー及びレシーバーを含み、
前記光源は、前記放射された光パルスの各一部を、前記光源から、前記各追加のセンサー・ヘッドへ運ぶ各光学的リンクにより前記各追加のセンサー・ヘッドに結合されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光検出及び測距システムは、自動車に組み込まれており、
前記光検出及び測距システムの前記センサー・ヘッド及び１つ以上の追加のセンサー・ヘッドは、前記自動車の周辺の環境の３０度以上の視界を与えるように配置されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光検出及び測距システムは、５０メートル以上の最大範囲を有することを特徴とする光検出及び測距システム。
前記視野は、
２５度以上の水平の視野と、
５度以上の垂直の視野と、
を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光検出及び測距システムは、１００画素以上の水平解像度、及び、４画素以上の垂直解像度を有することを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光検出及び測距システムは、約０．１フレーム／秒及び約１０００フレーム／秒間のレートで、ポイント・クラウドを生成するように構成されたことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源は、前記パルス・レーザー・ダイオードを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源は、
光シード・パルスを生成するように構成されたシード・レーザーと、
前記光シード・パルスを増幅し、前記光源により放射された光パルスを生成するように構成された１つ以上の光増幅器と、
を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記シード・レーザーは、分布型フィードバック（ＤＦＢ）レーザー、または、分布型ブラッグ反射（ＤＢＲ）レーザーを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源は、エルビウム・ドーパント、または、エルビウム及びイッテルビウム・ドーパントを含むダブル・クラッド利得ファイバーを含むブースタ増幅器を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源は、
複数のレーザー・ダイオードであって、各レーザー・ダイオードが、異なる波長で光を生成するように構成された前記複数のレーザー・ダイオードと、
各レーザー・ダイオードにより生成された光を単一光ファイバーに結合するように構成された光マルチプレクサと、
を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源は、約１４００ｎｍ及び約１６００ｎｍ間の動作波長を備える、眼に安全なレーザーであることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源により放射される前記光パルスは、光特性を有し、
該光特性は、
約１４００ｎｍ及び約１６００ｎｍ間の動作波長と、
１００ＭＨｚ以下のパルス繰り返し周波数と、
２０ナノ秒以下のパルス持続時間と、
１％以下のデューティ・サイクルと、
を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記パルス特性は、
１０ナノ・ジュール以上のパルス・エネルギーと、
１Ｗ以上のピーク・電力と、
５０Ｗ以下の平均電力と、
を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源は、該光源の１つ以上の動作波長で光を送信し、前記送信された波長から離れた光を少なくとも１０ｄＢだけ減衰させるように構成された光ファイバーを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源は、前記光源の１つ以上の光増幅器により生成された、増幅された自発放射光の量を低減するように構成された光フィルタを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源は、ダイオード・ポンプ・ソリッド・ステート・レーザー（ＤＰＳＳ）を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
各ミラーは、ガルバノ・スキャナー、共振スキャナー、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス、または、ボイス・コイル・モータにより機械的に駆動されることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記スキャナーは、
第１の方向に沿って前記第１のミラーを走査する第１のガルバノ・スキャナーにより駆動される第１のミラーと、
前記第１の方向に実質的に直交する第２の方向に沿って前記第２のミラーを走査する第２のガルバノ・スキャナーにより駆動される第２のミラーと、
を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記スキャナーは、
第１の方向に沿って前記第１のミラーを走査する共振スキャナーにより駆動される第１のミラーと、
前記第１の方向に実質的に直交する第２の方向に沿って前記第２のミラーを走査するガルバノ・スキャナーにより駆動される第２のミラーと、
を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記スキャナーは、 同期して駆動される２つのミラーを含み、
前記同期して駆動されるミラーは、実質的な直線を含む走査パターンをトレースすることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記スキャナーは、２つの実質的に直交する方向に沿って前記ミラーを走査するように構成された２つのアクチュエータにより駆動されるミラーを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記スキャナーは、２つの軸に沿って走査されるように構成されたミラーを含み、
各軸に沿った動作は、プッシュ・プル構成に配置された２つのアクチュエータにより提供されることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光検出及び測距システムの出力光線は、前記視野に亘って走査される、前記放射された光パルスの一部を含み、
前記光検出及び測距システムの入力光線は、前記レシーバーにより検出される、前記走査される光パルスの一部を含み、
前記入力光線及び前記出力光線は、実質的に同軸であることを特徴とする光検出及び測距システム。
実質的に同軸になるように、前記入力光線及び前記出力光線を重ねるように構成されたオーバーラップ・ミラーを更に含み、
前記オーバーラップ・ミラーは、
前記出力光線が通過する、ホール、スロット、または、アパチャと、
前記レシーバーに向けて前記入力光線の少なくとも一部を反射する反射表面と、
を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記視野に亘り、前記放射された光パルスの一部を走査することは、前記視野に亘り前記光源の視界を走査することを含み、
前記スキャナーは、前記視野に亘り前記レシーバーの視界を走査するように構成されており、
前記光源の視界及び前記レシーバーの視界は、互いに同期して走査されることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源の視界及び前記レシーバーの視界は、走査の間、少なくとも部分的に重複していることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源の視界及び前記レシーバーの視界は、走査方向に沿って走査され、
前記レシーバーの視界は、前記走査方向と反対方向に、前記光源の視界からオフセットされることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源の視界の角度範囲は、前記レシーバーの視界の角度範囲と概ね等しいことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源の視界は、５０ミリ・ラジアン以下の角度範囲を有し、
前記レシーバーの視界は、５０ミリ・ラジアン以下の角度範囲を有することを特徴とする光検出及び測距システム。
前記レシーバーは、アバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）を含み、
前記対象物により散乱される、前記走査された光パルスの一部を検出することは、
前記ＡＰＤにより、前記対象物により散乱された、前記放射される光パルスの一部の光パルスを受信することと、
前記ＡＰＤにより、前記受信された光パルスに対応する電流信号を生成することと、
を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記レシーバーは、前記ＡＰＤから前記電流信号を受信し、該受信された電流信号に対応する電圧信号を生成するように構成されたトランスインピーダンス増幅器を更に含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記レシーバーは、前記ＡＰＤにより生成された前記電流信号に対応する電圧信号が所定の閾値を上回るとき、電気的エッジ信号を生成するように構成された比較器を更に含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
時間デジタル変換器（ＴＤＣ）を更に含み、
前記時間デジタル変換器は、前記電気的エッジ信号を受信し、前記光源による光パルスの放射と前記電気的エッジ信号の受信との間の時間間隔を決定するように構成されたことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記時間間隔を決定することは、前記光源による前記光パルスの放射に関連する時間を決定することを含み、
前記光パルスの放射に関連する時間は、前記レシーバーによる、前記放射された光パルスから光の一部を検出することに、少なくとも部分的に基づき決定されることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光検出及び測距システムから前記対象物までの距離を、前記ＴＤＣにより決定された時間間隔に少なくとも部分的に基づき決定するように構成されたプロセッサを更に含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記レシーバーは、
前記ＡＰＤにより生成される電流信号に対応する電圧信号が、第１の所定の閾値を上回るとき、第１の電気的エッジ信号を生成するように構成された第１の比較器と、
前記電圧信号が、第２の所定の閾値を下回るとき、第２の電気的エッジ信号を生成するように構成された第２の比較器と、
時間デジタル変換器（ＴＤＣ）と、を含み、
前記時間デジタル変換器は、
前記第１、第２の電気的エッジ信号を受信し、
前記光源による前記光パルスの放射と前記第１の電気的エッジ信号の受信との間の第１の時間間隔を決定し、
前記光源による前記光パルスの放射と前記第２の電気的エッジ信号の受信との間の第２の時間間隔を決定するように構成されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光検出及び測距システムから前記対象物までの距離を、前記第１、第２の時間間隔に少なくとも部分的に基づき、決定するように億世されたプロセッサを更に含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記レシーバーの前に配置された光フィルタを更に含み、
前記光フィルタは、前記光源の１つ以上の動作波長で光を送信し、周囲の波長で光を少なくとも１０ｄＢだけ減衰させるように構成されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記レシーバーは、２つ以上のアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記レシーバーは、
単一光子アバランシェ・ダイオード（ＳＰＡＤ）として動作するように構成されたアバランシェ・フォト・ダイオードと、
アバランシェの出来事が前記ＳＰＡＤで発生するとき、前記ＳＰＡＤに印加される逆バイアス電圧を低減するように構成されたクエンチング回路と、
を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記レシーバーは、
２つ以上のアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）と、
前記ＡＰＤに結合された１つ以上の論理ゲートと、を含み、
該論理ゲートは、前記各ＡＰＤが前記光パルスの検出に対応する電気的信号を生成するときに限り、前記レシーバーが前記光パルスを検出した旨を示す出力を生成するように構成されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光検出及び測距システムから前記対象物までの前記距離を、前記光検出及び測距システムから前記対象物まで、及び、前記光検出及び測距システムに戻るまでに、前記光源により放射される前記光パルスが進む往復飛行時間に少なくとも部分的に基づき決定するように構成されたプロセッサを更に含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
前記往復飛行時間は、前記レシーバーにより検出された前記光パルスに関連する立上りエッジまたは立ち下りエッジに少なくとも部分的に基づき決定されることを特徴とする光検出及び測距システム。
前記光源による前記光パルスの放射と前記対象物により散乱される前記光パルスの少なくとも一部の、前記レシーバーによる検出との間の時間間隔を決定するように構成された時間デジタル変換器（ＴＤＣ）を更に含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
実施形態では、コンピューティング・デバイスは、ここに開示される様々なモジュール、回路、システム、方法、またはアルゴリズム・ステップを実行すべく用いられても良い。例として、ここに開示されるモジュール、回路、システム、方法、またはアルゴリズムの全部または一部は、汎用のシングル・チップ・プロセッサまたはマルチ・チップ・プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、他のいかなる適切なプログラマブル・ロジック・デバイス、ディスクリート・ゲートまたはトランジスタ・ロジック、ディスクリート・ハードウェア・コンポーネント、または、それらのいかなる適切な組み合わせにより実行されても良い。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、または、いかなる従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または、ステート・マシンであっても良い。プロセッサは、また、コンピューティング・デバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと組み合わせた１つ以上のマイクロプロセッサ、または、他のいかなるそのような構成として実行されても良い。
実施形態では、ここに記載された主題の１つ以上の実行は、１つ以上のコンピュータ・プログラム（例えば、コンピュータ読み取り可能な非一時的記憶媒体でエンコードされ、また、記憶されるコンピュータ・プログラム命令の１つ以上のモジュール ）として実行されても良い。例として、ここに開示される方法またはアルゴリズムのステップは、コンピュータ読み取り可能な非一時的記憶媒体に存在して良いプロセッサ実行可能なソフトウェア・モジュールで実行されても良い。実施形態では、コンピュータ読み取り可能な非一時的記憶媒体は、コンピュータ・ソフトウェアを記憶しまたは転送するために使用され、また、コンピュータ・システムによりアクセス可能ないかなる適切な記憶媒体を含んでも良い。ここで、コンピュータ読み取り可能な非一時的記憶媒体は、適切であれば、１つ以上の半導体ベースまたは他の集積回路（ＩＣ）（例えば、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ））、ハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）、ハイブリッド・ハード・ドライブ（ＨＨＤ）、光ディスク（例えば、ＣＤ（コンパクト・ディスク） ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク、または、レーザーディスク（登録商標））、光ディスクドライブ（ＯＤＤ）、光磁気ディスク、光磁気ドライブ、フロッピー・ディスク、フロッピー・ディスク・ドライブ（ＦＤＤ）、磁気テープ、フラッシュ・メモリ、ソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）、ＲＡＭ、ＲＡＭドライブ、ＲＯＭ、セキュア・デジタル・カードまたはドライブ、他のいかなる適切なコンピュータ読み取り可能な非一時的記憶媒体、または、これらの２つ以上のいかなる適切な組み合わせを含んでも良い。コンピュータ読み取り可能な非一時的記憶媒体は、適切であれば、揮発性、不揮発性、または揮発性と不揮発性の組み合わせであっても良い。
実施形態では、別個の実装の文脈に記載された特定の特徴は、単一の実装に組み合わされ、実行されても良い。反対に、単一の実装の文脈で説明される様々な特徴は、別々に、または、いかなる適切なサブ・コンビネーションで、複数の実装で実行されても良い。さらに、特徴は、特定の組み合わせで動作するとして上述されており、当初、そのように主張されていたとしても、主張された組み合わせでの１つ以上の特徴が、ある場合に、組み合わせから削除されても良く、 また、主張された組み合わせが、サブ・コンビネーションまたはサブ・コンビネーションのバリエーションに向けられても良い。
動作は、特有の順序での図面に描かれているが、これは、そのような動作が、特有の示された順序または順番に実行されること、または、全ての動作が実行されることを必要とするとして理解されるべきでない。さらに、図面は、フロー図またはシーケンス図の形態のプロセスまたは方法の１つ以上の例を概略的に示すことができる。しかしながら、図示されていない他の動作は、概略的に示されたプロセスまたは方法の例に組み込まれても良い。 例えば、１つ以上の追加動作は、図示された動作の前、後、同時または間に実行されても良い。さらに、適切であれば、図に描かれている１つ以上の動作は、繰り返されても良い。 さらに、図に示される動作は、任意の適切な順序で実行されてもよい。さらに、特有の構成要素、装置、またはシステムが、特有の動作を実行するとしてここに記載されているけれども、いかなる適切な構成要素、装置、またはシステムのいかなる適切な組み合わせは、いかなる適切な動作または動作の組み合わせを実行するために用いることができる。特定の状況では、マルチタスク処理または並列処理動作を実行することができる。さらに、ここに記載された実装における様々なシステム構成要素を分離することは、すべての実施でそのような分離を必要とするとして理解されるべきではなく、記載されたプログラム構成要素およびシステムは、単一のソフトウェア製品に一緒に組み込まれてもよく、または、複数のソフトウェア製品にパッケージ化されても良いと理解されるべきである。
添付の図面に関連して、様々な実施態様が、説明されている。しかしながら、図面は、必ずしも縮尺通りに描かれていないことを理解されるべきである。例として、図面に示された距離または角度は、例示的であり、図示のデバイスの実際の寸法またはレイアウトと正確な関係を必ずしも有しない。
本開示の範囲は、当業者が理解するであろう、ここに記載されまたは図示された実施形態での全ての変更、置換、変形、改変、及び修正を包含する。本開示の範囲は、ここに記載されまたは例示された実施形態に限定されない。さらに、本開示は、特有の構成要素、要素、機能、動作、またはステップを含むとしてここにそれぞれの実施形態を説明しまたは図示しているが、実施形態のいずれも、当業者が理解するであろう範囲で記述されまたは図示された、構成要素、要素、機能、動作、またはステップのいかなる組合せまたは置換を含んでも良い。
ここに使用される用語「または」は、他に明示的に示されていないか、または、文脈により別段の指示がなければ、いずれか１つまたはいかなる組み合わせを包括しまたは意味すると解釈されるべきである。従って、ここで、表現「ＡまたはＢ」は、「Ａ、Ｂ、または、ＡおよびＢの両方を意味する」と理解される。他の例として、ここで、「Ａ、ＢまたはＣ」は、以下の少なくとも１つを意味する：Ａ；Ｂ；Ｃ； Ａ及びＢ； Ａ及びＣ； Ｂ及びＣ；Ａ、Ｂ及びＣ。要素、装置、ステップ、または動作の組み合わせが何らかの形で本質的に相互に排他的であるならば、この定義の例外が、発生するであろう。
ここで、使用されるように、「概ね」、「実質的に」または「約」などの近似語は、制限が無ければ、改良されたとき、必ずしも絶対的でないまたは完全でないと理解されるべきであり、存在しているとして条件を示すことを保証すべく、当業者にとって十分に正確であると理解されるべきである。記述が変わる程度は、どのように大きな変化が生じ得るかに依存し、また、当業者に、修正された特徴を、未修正の特徴の要求された特性または能力を有するとして認識させる。一般的には、前述の議論の下で、「概ね」のような近似語によって修正された、ここでの数値は、±０．５％、±１％、±２％、±３％ ±４％、±５％、±１０％、±１２％または±１５％だけ、記述された値から変化しても良い。
ここに使用されるように、「第１」、「第２」、「第３」などの用語は、それらが先行する名詞のラベルとして使用されても良く、これらの用語は、特有の順序（例えば、特有の空間的、時間的、または論理的な順序付け）を必ずしも意味するとは限らない。例えば、システムは、「第１の結果」及び「第２の結果」を決定するとして説明されても良く、また、「第１」及び「第２」の用語は、第１の結果が第２の結果の前に決定されることを必ずしも意味しない。
ここに使用される用語「に基づいて」及び「少なくとも部分的に基づいて」は、決定に影響を及ぼす１つ以上の要因を記述しまたは提示するために使用されても良く、また、これらの用語は、決定に影響を与える可能性のある追加要因を排除しなくても良い。決定は、提示される要因のみに基づいても良く、また、これらの要因に少なくとも部分的に基づいても良い。「Ｂに基づいてＡを決定する」とのフレーズは、ＢがＡの決定に影響を及ぼす因子であることを示す。場合によっては、他の因子もまたAの決定に寄与しても良い。他の例では、Ａは、Ｂのみに基づいて決定されても良い。

Claims (95)

  1. 光パルスを放射するように構成された光源と、
    複数の光学的リンクであって、各光学的リンクは、複数のセンサー・ヘッドのうちの対応するセンサー・ヘッドに結合しており、前記光学的リンクは、前記光源から前記対応するセンサー・ヘッドへの前記放射された光パルスの少なくとも一部を運ぶように構成された前記複数の光学的リンクと、
    前記複数のセンサー・ヘッドであって、各センサー・ヘッドは、
    該センサー・ヘッドの視野に亘り光パルスを走査するように構成されたスキャナーであって、前記走査された光パルスが、前記対応する光学的リンクにより前記光源から前記センサー・ヘッドに運ばれる、前記放射された光パルスの一部を含む、前記スキャナーと、
    前記センサー・ヘッドから射程に沿って配置された対象物により散乱され又は反射される、前記走査された光パルスの少なくとも一部を検出するように構成されたレシーバーと、
    を含む前記複数のセンサー・ヘッドと、
    を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  2. 請求項１記載の光検出及び測距システムであって、
    前記対象物は、前記センサー・ヘッドの前記視野内に少なくとも部分的に含まれており、かつ、前記センサー・ヘッドから、前記光検出及び測距システムの最大範囲以下である距離だけ離れて配置されており、 前記センサー・ヘッドは、該センサー・ヘッドから前記対象物までの距離を、前記センサー・ヘッドから前記対象物まで、及び、前記センサー・ヘッドに戻るまでに、光パルスが進む飛行時間に少なくとも部分的に基づき、決定するように構成されたプロセッサを更に含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  3. 請求項１記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光検出及び測距システムは、自動車に組み込まれており、前記センサー・ヘッドは、前記自動車の周りの環境の３６０度視界を与えるように配置されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
  4. 請求項１記載の光検出及び測距システムであって、
    各光学的リンクは、１メートル以上の長さを有するファイバー光学ケーブルを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  5. 請求項１記載の光検出及び測距システムであって、
    前記複数の光学的リンクに対応する複数の電気的リンクを更に含み、
    各電気的リンクは、前記光源を、前記複数のセンサー・ヘッドのうちのそれぞれのセンサー・ヘッドに結合し、前記電気的リンクは、前記光源及び前記各センサー・ヘッド間の電力または１つ以上の電気信号を運ぶように構成されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
  6. 請求項１記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源は、
    低パワー光パルスを生成するように構成されたシード・レーザーと、
    前記低パワー光パルスを増幅し、前記光源から放射される前記光パルスを生成するように構成された１つ以上の光増幅器と、
    を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  7. 請求項６記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源は、１つ以上の光フィルタを更に含み、
    各光フィルタは、１つ以上の光増幅器により生成される、増幅された自発放射光を低減するように構成されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
  8. 請求項６記載の光検出及び測距システムであって、
    光源は、前記シード・レーザーに結合された補助光源を更に含み、
    前記補助光源からの光は、第１の低パワー光パルスの増幅後、第２の低パワー光パルスの受信前までの時間の間、少なくとも前記光増幅器の一つが光パルスを自発的に放射することを妨げるように構成されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
  9. 請求項１記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源は、
    複数のレーザー・ダイオードであって、各レーザー・ダイオードが、異なる動作波長で光を生成するように構成された前記複数のレーザー・ダイオードと、
    単一の光ファイバーに、各レーザー・ダイオードにより生成された光を結合させるように構成された光マルチプレクサと、
    を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  10. 請求項１記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源は、前記複数のセンサー・ヘッドに対応する複数の光の波長で光パルスを生成するように構成された波長調整可能なレーザーを含み、
    前記波長調整可能なレーザーにより生成された各波長は、対応するセンサー・ヘッドへ運ばれることを特徴とする光検出及び測距システム。
  11. 請求項１記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源は、１つ以上の光フィルタを含む光増幅器を含み、
    各光フィルタは、前記光増幅器により生成された、増幅された自発放射光の量を低減するように構成されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
  12. 請求項１記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光検出及び測距システムは、Ｎ個の各々のセンサー・ヘッドに結合されたＮ個の光学的リンクを含み、
    前記光源は、Ｎ個の光学的リンク間で前記放射された光パルスを分配するように構成された１×Ｎ個の光デマルチプレクサを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  13. 請求項１２記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光デマルチプレクサは、光パワー・スプリッター、光スイッチ、または、波長デマルチプレクサを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  14. 請求項１２記載の光検出及び測距システムであって、
    前記Ｎ個の光学的リンク間で前記放射された光パルスを分配することは、
    放射された各光パルスを、Ｎ個の光パルスに分割することと、
    前記Ｎ個の各パルスを、対応するセンサー・ヘッドへの送信のために、対応する光学的リンクへ送ることと、
    を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  15. 請求項１２記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源により放射された前記光パルスは、Ｎ個の異なる波長を有するパルスを含み、
    前記Ｎ個の光的学リンク間で前記放射された光パルスを分配することは、対応するセンサー・ヘッドに送信するために、対応する光学的リンクに、特有の波長を有する各パルスを送信することを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  16. 請求項１記載の光検出及び測距システムであって、
    各光学的リンクは、ファイバー光増幅器の利得ファイバーを含み、
    前記利得ファイバーは、前記放射された光パルスの前記一部を増幅すると共に、前記光源から前記対応するセンサー・ヘッドへ伝播するように構成されたことを特徴とする光検出及び測距システム。
  17. 請求項１記載の光検出及び測距システムであって、
    各光学リンクは、光増幅器の利得ファイバーを含み、
    前記利得ファイバーは、前記光学的リンクの長さに沿って分配され、前記放射された光パルスの一部を増幅するように構成されており、前記放射された光パルスの前記一部は、前記光源から前記対応するセンサー・ヘッドまで運ばれることを特徴とする光検出及び測距システム。
  18. 請求項１記載の光検出及び測距システムであって、
    各センサー・ヘッドは、前記光学的リンクにより前記センサー・ヘッドへ運ばれる前記光パルスを増幅することと、前記センサー・ヘッドの前記視野に亘る走査のために、前記スキャナーへ前記増幅された光パルスを送ることと、を行うように構成された光増幅器を更に含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  19. 請求項１８記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光増幅器は、自由空間増幅器またはファイバー光増幅器であることを特徴とする光検出及び測距システム。
  20. 光シード・パルスを生成するように構成されたシード・レーザーと、
    第１の増幅利得により前記シード・パルスを増幅し、増幅されたシード・パルス及び増幅された自発放射（ＡＳＥ）を含む第１の増幅出力を生成するように構成された第１のファイバー光増幅器と、
    前記第１の増幅器出力から前記ＡＳＥの量を除去するように構成された第１の光フィルタと、
    前記第１の光フィルタから前記増幅されたシード・パルスを受信し、第２の増幅利得により前記受信されたパルスを増幅し、出力パルスを生成するように構成された第２のファイバー光増幅器と、を含み、
    前記出力パルスは、出力パルス特性を有し、
    該出力パルス特性は、
    １００ＭＨｚ以下であるパルス繰り返し周波数と、
    ２０ｎｓ以下のパルス持続時間と、
    １％以下のデューティ・サイクルと、
    を含むことを特徴とするレーザー・システム。
  21. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記出力パルス特性は、
    約１４００ｎｍと２０５０ｎｍとの間の動作波長と、
    １０ｎＪ以上のパルス・エネルギーと、
    １ワット以上のピーク・パワーと、
    ５０ワット以下の平均パワーと、を更に含み、
    前記ＡＳＥは、前記平均パワーの２５％以下であることを特徴とするレーザー・システム。
  22. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記光シード・パルスは、１マイクロ・ワット以上の平均パワーを有し、
    前記出力パルスは、１ミリ・ワット以上の平均パワーを有し、
    前記第１の増幅器利得及び前記第２の増幅器利得は、４０ｄＢ以上の全体での光パワー利得に一緒に対応することを特徴とするレーザー・システム。
  23. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記シード・レーザーは、パルス・ジェネレータにより電気的に駆動され、前記光シード・パルスを生成するように構成されたレーザー・ダイオードを含むことを特徴とするレーザー・システム。
  24. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記シード・レーザーは、
    連続波（ＣＷ）光を生成するように構成されたレーザー・ダイオードと、
    前記ＣＷ光を受信し、該受信されたＣＷ光から前記光シード・パルスを生成するように構成された光変調器と、
    を含むことを特徴とするレーザー・システム。
  25. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記シード・レーザーは、
    持続時間τを有する光パルスを生成するように構成されたレーザー・ダイオードと、
    光変調器であって、前記レーザー・ダイオードから前記光パルスを受信し、前記受信された光パルスの各々の一部を選択的に送信し前記シード・パルスを生成し、各光シード・パルスが、τより小さい持続時間を有するように構成された前記光変調器と、
    を含むことを特徴とするレーザー・システム。
  26. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記シード・レーザーは、
    複数のレーザー・ダイオードであって、各レーザー・ダイオードが、異なる波長で光を生成するように構成された前記複数のレーザー・ダイオードと、
    各レーザー・ダイオードにより生成される前記光を、単一の光ファイバーに結合するように構成された光マルチプレクサと、
    を含むことを特徴とするレーザー・システム。
  27. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    レーザー・システムの複数の動作波長を含む入力光を受信し、時間遅延光を生成するように構成された波長依存遅延線を更に含み、
    前記時間遅延光は、前記複数の動作波長で前記光を含み、
    前記複数の動作波長の各波長は、前記波長に基づく特有の時間遅延を有することを特徴とするレーザー・システム。
  28. 請求項２７記載のレーザー・システムであって、
    前記遅延線は、
    サーキュレータと、
    前記複数の動作波長に対応する複数のファイバー・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）であって、該ＦＢＧが、一連に配置され、光ファイバーの特有の長さだけ相互から隔離されており、各ＦＢＧが、前記動作波長のうちの１つの波長を反射するように構成された前記複数のファイバー・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）と、
    を含むことを特徴とするレーザー・システム。
  29. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記シード・レーザーは、複数の波長で光を生成するように構成された波長調整可能なレーザーを含むことを特徴とするレーザー・システム。
  30. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記シード・レーザーは、
    モード・ロックド・ファイバー・レーザーと、
    前記モード・ロックド・レーザーにより生成された光パルスを抽出するように構成されたパルス・ピッカーと、
    を含むことを特徴とするレーザー・システム。
  31. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記第１の光フィルタは、前記第１の増幅器出力から前記ＡＳＥの８０％以上を除去するように構成されていることを特徴とするレーザー・システム。
  32. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記第１の光フィルタは、前記レーザー・システムの１つ以上の動作波長で光を送信し、該送信された波長から光を少なくとも２０ｄＢだけ減衰させるように構成されたスペクトル・フィルタを含むことを特徴とするレーザー・システム。
  33. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記第１の光フィルタは、光スイッチまたは半導体光増幅器を含む時間フィルタを含み、
    前記時間フィルタは、前記増幅されたシード・パルスが存在するならば、送信状態になり、そうでなければ、非送信状態になるように構成されており、
    前記非送信状態で動作しているとき、前記ＡＳＥは、前記第１の光フィルタを通じた送信が妨げられることを特徴とするレーザー・システム。
  34. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記第２の増幅器から前記出力パルスを受信し、前記第２の増幅器により生成されたＡＳＥの量を低減するように構成された第２の光フィルタを更に含むことを特徴とするレーザー・システム。
  35. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記第２の光増幅器から前記出力パルスを受信し、該出力パルスを光検出及び測距システムの複数の光学的リンクに分配するように構成された光デマルチプレクサを更に含み、
    前記光学的リンクは、前記光検出及び測距システムの複数のセンサー・ヘッドの各々と結合されていることを特徴とするレーザー・システム。
  36. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記第２のファイバー光増幅器から前記出力パルスを受信し、該出力パルスを含む自由空間光線を生成するように構成された出力コリメータを更に含むことを特徴とするレーザー・システム。
  37. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記第１のファイバー光増幅器は、ダブル・パス増幅器を含み、
    当該ダブル・パス増幅器は、
    サーキュレータと、
    第１の端と第２の端とを含む、エルビウム・ドープド利得ファイバー、または、エルビウム／イッテルビウム・ドープド利得ファイバーであって、前記第１の端が、前記サーキュレータに結合されている前記利得ファイバーと、
    前記利得ファイバーの前記第２の端に結合されたファイバー・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）であって、前記ＦＢＧは、前記レーザー・システムの１つ以上の動作波長に対応する光を反射し、該反射された波長から離れた光を送信しまたは減衰するように構成された前記ＦＢＧと、を含み、
    前記第２のファイバー光増幅器は、エルビウム・ドーパントまたはエルビウム及びイッテルビウム・ドーパントを含むダブル・クラッド・利得ファイバーを含むブースタ増幅器を含むことを特徴とするレーザー・システム。
  38. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記第１のファイバー光増幅器は、エルビウム・ドーパントまたはエルビウム及びイッテルビウム・ドーパントを含む第１の利得ファイバーを含む第１のシングル・パス増幅器を含み、
    前記第２のファイバー光増幅器は、エルビウム・ドーパントまたはエルビウム及びイッテルビウム・ドーパントを含む第２の利得ファイバーを含む第２のシングル・パス増幅器を含み、
    前記レーザー・システムは、第３のファイバー光増幅器を含み、該第３の増幅器は、エルビウム・ドーパントまたはエルビウム及びイッテルビウム・ドーパントを含むダブル・クラッド・利得ファイバーを含むブースタ増幅器を含むことを特徴とするレーザー・システム。
  39. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記第１のファイバー光増幅器は、ダブル・パス増幅器を含み、
    該ダブル・パス増幅器は、
    サーキュレータと、
    第１の端及び第２の端を含む、エルビウム・ドープド、または、エルビウム／イッテルビウム・ドープド利得ファイバーであって、前記第１の端が、前記サーキュレータに結合されている前記利得ファイバーと、
    前記利得ファイバーの前記第２の端に結合されたファイバー・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）であって、該ＦＢＧは、前記レーザー・システムの１つ以上の動作波長に対応する光を反射し、該反射された光から離れた光を送信しまたは減衰するように構成された前記ＦＢＧと、を含み、
    前記第２のファイバー光増幅器は、エルビウム・ドープドまたはエルビウム／イッテルビウム・ドープド利得ファイバーを含むシングル・パス増幅器を含み、
    前記レーザー・システムは、第３のファイバー光増幅器を更に含み、該第３のファイバー光増幅器は、エルビウム・ドーパントまたはエルビウム及びイッテルビウム・ドーパントを含むダブル・クラッド・利得ファイバーを含むブースタ増幅器であることを特徴とするレーザー・システム。
  40. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記第２のファイバー光増幅器は、エルビウム・ドーパント又はイッテルビウム・ドーパントを含むダブル・クラッド利得ファイバーを含むブースタ増幅器を含むことを特徴とするレーザー・システム。
  41. 請求項４０記載のレーザー・システムであって、
    前記ブースタ増幅器は、クラッド・モード・ストリッパーを更に含むことを特徴とするレーザー・システム。
  42. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記シード・レーザー、前記第１の増幅器、前記第１の光フィルタ、及び、前記第２の増幅器は、単一のハウジングに一緒に纏められていることを特徴とするレーザー・システム。
  43. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記レーザー・システムは、前記第２の増幅器から前記出力パルスを受信し、該出力パルスを第３の増幅器利得により増幅するように構成されたこと第３のファイバー光増幅器を更に含み、
    前記第３のファイバー光増幅器は、エルビウム・ドーパント又はイッテルビウム・ドーパントを含むダブル・クラッド利得ファイバーを含むブースタ増幅器を含むことを特徴とするレーザー・システム。
  44. 請求項２０記載のレーザー・システムであって、
    前記レーザー・システムは、光源、光学的リンク、およびセンサー・ヘッドを含む光検出及び測距システムの一部であり、
    前記光学的リンクは、前記光源を前記センサー・ヘッドに結合し、
    前記シード・レーザーは、光源に配置され、
    前記第１のファイバー光増幅器は、前記光源、前記光学的リンク、または、前記センサー・ヘッドに配置され、
    前記第２のファイバー増幅器は、前記光源、前記光学的リンク、または、前記センサー・ヘッドに配置されていることを特徴とするレーザー・システム。
  45. 請求項４４記載のレーザー・システムであって、
    前記第１の、第２の増幅器は、前記光源に配置されており、
    前記レーザー・システムは、前記光学的リンクの長さに沿って分配された利得ファイバーを含む第３の光増幅器を更に含むことを特徴とするレーザー・システム。
  46. 請求項４４記載のレーザー・システムであって、
    前記第１の増幅器は、前記光源に配置され、
    前記第２の増幅器は、前記光学的リンクの長さに沿って分配された利得ファイバーを含むことを特徴とするレーザー・システム。
  47. 請求項４４記載のレーザー・システムであって、
    前記第１、第２の増幅器は、前記光源に配置され、
    前記レーザー・システムは、前記センサー・ヘッドに配置された第３の増幅器を更に含み、該第３の増幅器は、自由空間増幅器またはファイバー光増幅器を含むことを特徴とするレーザー・システム。
  48. 請求項４４記載のレーザー・システムであって、
    前記第１の増幅器は、前記光源に配置され、
    前記第２の増幅器は、前記光学的リンクの長さに沿って分配された利得ファイバーを含み、
    前記レーザー・システムは、前記センサー・ヘッドに配置された第３の増幅器を更に含み、該第３の増幅器は、自由空間増幅器またはファイバー光増幅器を含むことを特徴とするレーザー・システム。
  49. 光パルスを放射するように構成された光源と、
    視野に亘り、前記放射された光の少なくとも一部を走査するように構成されたスキャナーと、
    前記光検出及び測距システムから距離を置いて配置された対象物により散乱される、走査された光パルスの少なくとも一部を検出するように構成されたレシーバーと、
    を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  50. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源から離れて配置されたセンサー・ヘッドを更に含み、
    前記センサー・ヘッドは、前記スキャナー及び前記レシーバーを含み、
    前記センサー・ヘッドは、光学的リンクにより前記光源に結合され、前記光学的リンクは、前記放射された光パルスの一部を前記光源から前記センサー・ヘッドへ運ぶことを特徴とする光検出及び測距システム。
  51. 請求項５０記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光検出及び測距システムは、１つ以上の追加のセンサー・ヘッドを更に含み、
    前記追加のセンサー・ヘッドの各々は、各スキャナー及びレシーバーを含み、
    前記光源は、前記放射された光パルスの各一部を、前記光源から、前記各追加のセンサー・ヘッドへ運ぶ各光学的リンクにより前記各追加のセンサー・ヘッドに結合されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
  52. 請求項５０記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光検出及び測距システムは、自動車に組み込まれており、
    前記光検出及び測距システムの前記センサー・ヘッド及び１つ以上の追加のセンサー・ヘッドは、前記自動車の周辺の環境の３０度以上の視界を与えるように配置されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
  53. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光検出及び測距システムは、５０メートル以上の最大範囲を有することを特徴とする光検出及び測距システム。
  54. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記視野は、
    ２５度以上の水平の視野と、
    ５度以上の垂直の視野と、
    を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  55. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光検出及び測距システムは、１００画素以上の水平解像度、及び、４画素以上の垂直解像度を有することを特徴とする光検出及び測距システム。
  56. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光検出及び測距システムは、約０．１フレーム／秒及び約１０００フレーム／秒間のレートで、ポイント・クラウドを生成するように構成されたことを特徴とする光検出及び測距システム。
  57. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源は、前記パルス・レーザー・ダイオードを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  58. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源は、
    光シード・パルスを生成するように構成されたシード・レーザーと、
    前記光シード・パルスを増幅し、前記光源により放射された光パルスを生成するように構成された１つ以上の光増幅器と、
    を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  59. 請求項５８記載の光検出及び測距システムであって、
    前記シード・レーザーは、分布型フィードバック（ＤＦＢ）レーザー、または、分布型ブラッグ反射（ＤＢＲ）レーザーを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  60. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源は、エルビウム・ドーパント、または、エルビウム及びイッテルビウム・ドーパントを含むダブル・クラッド利得ファイバーを含むブースタ増幅器を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  61. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源は、
    複数のレーザー・ダイオードであって、各レーザー・ダイオードが、異なる波長で光を生成するように構成された前記複数のレーザー・ダイオードと、
    各レーザー・ダイオードにより生成された光を単一光ファイバーに結合するように構成された光マルチプレクサと、
    を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  62. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源は、約１４００ｎｍ及び約１６００ｎｍ間の動作波長を備える、眼に安全なレーザーであることを特徴とする光検出及び測距システム。
  63. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源により放射される前記光パルスは、光特性を有し、
    該光特性は、
    約１４００ｎｍ及び約１６００ｎｍ間の動作波長と、
    １００ＭＨｚ以下のパルス繰り返し周波数と、
    ２０ナノ秒以下のパルス持続時間と、
    １％以下のデューティ・サイクルと、
    を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  64. 請求項６３記載の光検出及び測距システムであって、
    前記パルス特性は、
    １０ナノ・ジュール以上のパルス・エネルギーと、
    １Ｗ以上のピーク・電力と、
    ５０Ｗ以下の平均電力と、
    を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  65. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源は、該光源の１つ以上の動作波長で光を送信し、前記送信された波長から離れた光を少なくとも１０ｄＢだけ減衰させるように構成された光ファイバーを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  66. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源は、前記光源の１つ以上の光増幅器により生成された、増幅された自発放射光の量を低減するように構成された光フィルタを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  67. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源は、ダイオード・ポンプ・ソリッド・ステート・レーザー（ＤＰＳＳ）を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  68. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記スキャナーは、１つ以上のミラーを含み、
    各ミラーは、ガルバノ・スキャナー、共振スキャナー、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス、または、ボイス・コイル・モータにより機械的に駆動されることを特徴とする光検出及び測距システム。
  69. 請求項６８記載の光検出及び測距システムであって、
    前記スキャナーは、
    第１の方向に沿って前記第１のミラーを走査する第１のガルバノ・スキャナーにより駆動される第１のミラーと、
    前記第１の方向に実質的に直交する第２の方向に沿って前記第２のミラーを走査する第２のガルバノ・スキャナーにより駆動される第２のミラーと、
    を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  70. 請求項６８記載の光検出及び測距システムであって、
    前記スキャナーは、
    第１の方向に沿って前記第１のミラーを走査する共振スキャナーにより駆動される第１のミラーと、
    前記第１の方向に実質的に直交する第２の方向に沿って前記第２のミラーを走査するガルバノ・スキャナーにより駆動される第２のミラーと、
    を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  71. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記スキャナーは、 同期して駆動される２つのミラーを含み、
    前記同期して駆動されるミラーは、実質的な直線を含む走査パターンをトレースすることを特徴とする光検出及び測距システム。
  72. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記スキャナーは、２つの実質的に直交する方向に沿って前記ミラーを走査するように構成された２つのアクチュエータにより駆動されるミラーを含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  73. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記スキャナーは、２つの軸に沿って走査されるように構成されたミラーを含み、
    各軸に沿った動作は、プッシュ・プル構成に配置された２つのアクチュエータにより提供されることを特徴とする光検出及び測距システム。
  74. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光検出及び測距システムの出力光線は、前記視野に亘って走査される、前記放射された光パルスの一部を含み、
    前記光検出及び測距システムの入力光線は、前記レシーバーにより検出される、前記走査される光パルスの一部を含み、
    前記入力光線及び前記出力光線は、実質的に同軸であることを特徴とする光検出及び測距システム。
  75. 請求項７４記載の光検出及び測距システムであって、
    実質的に同軸になるように、前記入力光線及び前記出力光線を重ねるように構成されたオーバーラップ・ミラーを更に含み、
    前記オーバーラップ・ミラーは、
    前記出力光線が通過する、ホール、スロット、または、アパチャと、
    前記レシーバーに向けて前記入力光線の少なくとも一部を反射する反射表面と、
    を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  76. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記視野に亘り、前記放射された光パルスの一部を走査することは、前記視野に亘り前記光源の視界を走査することを含み、
    前記スキャナーは、前記視野に亘り前記レシーバーの視界を走査するように構成されており、
    前記光源の視界及び前記レシーバーの視界は、互いに同期して走査されることを特徴とする光検出及び測距システム。
  77. 請求項７６記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源の視界及び前記レシーバーの視界は、走査の間、少なくとも部分的に重複していることを特徴とする光検出及び測距システム。
  78. 請求項７６記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源の視界及び前記レシーバーの視界は、走査方向に沿って走査され、
    前記レシーバーの視界は、前記走査方向と反対方向に、前記光源の視界からオフセットされることを特徴とする光検出及び測距システム。
  79. 請求項７６記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源の視界の角度範囲は、前記レシーバーの視界の角度範囲と概ね等しいことを特徴とする光検出及び測距システム。
  80. 請求項７６記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源の視界は、５０ミリ・ラジアン以下の角度範囲を有し、
    前記レシーバーの視界は、５０ミリ・ラジアン以下の角度範囲を有することを特徴とする光検出及び測距システム。
  81. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記レシーバーは、アバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）を含み、
    前記対象物により散乱される、前記走査された光パルスの一部を検出することは、
    前記ＡＰＤにより、前記対象物により散乱された、前記放射される光パルスの一部の光パルスを受信することと、
    前記ＡＰＤにより、前記受信された光パルスに対応する電流信号を生成することと、
    を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  82. 請求項８１記載の光検出及び測距システムであって、
    前記レシーバーは、前記ＡＰＤから前記電流信号を受信し、該受信された電流信号に対応する電圧信号を生成するように構成されたトランスインピーダンス増幅器を更に含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  83. 請求項８１記載の光検出及び測距システムであって、
    前記レシーバーは、前記ＡＰＤにより生成された前記電流信号に対応する電圧信号が所定の閾値を上回るとき、電気的エッジ信号を生成するように構成された比較器を更に含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  84. 請求項８３記載の光検出及び測距システムであって、
    時間デジタル変換器（ＴＤＣ）を更に含み、
    前記時間デジタル変換器は、前記電気的エッジ信号を受信し、前記光源による光パルスの放射と前記電気的エッジ信号の受信との間の時間間隔を決定するように構成されたことを特徴とする光検出及び測距システム。
  85. 請求項８４記載の光検出及び測距システムであって、
    前記時間間隔を決定することは、前記光源による前記光パルスの放射に関連する時間を決定することを含み、
    前記光パルスの放射に関連する時間は、前記レシーバーによる、前記放射された光パルスから光の一部を検出することに、少なくとも部分的に基づき決定されることを特徴とする光検出及び測距システム。
  86. 請求項８４記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光検出及び測距システムから前記対象物までの距離を、前記ＴＤＣにより決定された時間間隔に少なくとも部分的に基づき決定するように構成されたプロセッサを更に含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  87. 請求項８１記載の光検出及び測距システムであって、
    前記レシーバーは、
    前記ＡＰＤにより生成される電流信号に対応する電圧信号が、第１の所定の閾値を上回るとき、第１の電気的エッジ信号を生成するように構成された第１の比較器と、
    前記電圧信号が、第２の所定の閾値を下回るとき、第２の電気的エッジ信号を生成するように構成された第２の比較器と、
    時間デジタル変換器（ＴＤＣ）と、を含み、
    前記時間デジタル変換器は、
    前記第１、第２の電気的エッジ信号を受信し、
    前記光源による前記光パルスの放射と前記第１の電気的エッジ信号の受信との間の第１の時間間隔を決定し、
    前記光源による前記光パルスの放射と前記第２の電気的エッジ信号の受信との間の第２の時間間隔を決定するように構成されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
  88. 請求項８７記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光検出及び測距システムから前記対象物までの距離を、前記第１、第２の時間間隔に少なくとも部分的に基づき、決定するように億世されたプロセッサを更に含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  89. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記レシーバーの前に配置された光フィルタを更に含み、
    前記光フィルタは、前記光源の１つ以上の動作波長で光を送信し、周囲の波長で光を少なくとも１０ｄＢだけ減衰させるように構成されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
  90. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記レシーバーは、２つ以上のアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  91. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記レシーバーは、
    単一光子アバランシェ・ダイオード（ＳＰＡＤ）として動作するように構成されたアバランシェ・フォト・ダイオードと、
    アバランシェの出来事が前記ＳＰＡＤで発生するとき、前記ＳＰＡＤに印加される逆バイアス電圧を低減するように構成されたクエンチング回路と、
    を含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  92. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記レシーバーは、
    ２つ以上のアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）と、
    前記ＡＰＤに結合された１つ以上の論理ゲートと、を含み、
    該論理ゲートは、前記各ＡＰＤが前記光パルスの検出に対応する電気的信号を生成するときに限り、前記レシーバーが前記光パルスを検出した旨を示す出力を生成するように構成されていることを特徴とする光検出及び測距システム。
  93. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光検出及び測距システムから前記対象物までの前記距離を、前記光検出及び測距システムから前記対象物まで、及び、前記光検出及び測距システムに戻るまでに、前記光源により放射される前記光パルスが進む往復飛行時間に少なくとも部分的に基づき決定するように構成されたプロセッサを更に含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
  94. 請求項９３記載の光検出及び測距システムであって、
    前記往復飛行時間は、前記レシーバーにより検出された前記光パルスに関連する立上りエッジまたは立ち下りエッジに少なくとも部分的に基づき決定されることを特徴とする光検出及び測距システム。
  95. 請求項４９記載の光検出及び測距システムであって、
    前記光源による前記光パルスの放射と前記対象物により散乱される前記光パルスの少なくとも一部の、前記レシーバーによる検出との間の時間間隔を決定するように構成された時間デジタル変換器（ＴＤＣ）を更に含むことを特徴とする光検出及び測距システム。
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