光束转向装置以及光检测和测距装置制造方法及图纸

技术编号:20114014 阅读:28 留言:0更新日期:2019-01-16 11:26
本发明专利技术涉及光束转向装置及光检测和测距装置。光束转向装置包括:光波导,被配置为将输入光分成沿多个路径的多个分离光,并将多个分离光输出到非周期性地布置的多个输出端子;设置在所述多个路径中的多个移相器,其中,所述多个移相器中的至少两个移相器具有不同的相位延迟长度;以及信号输入单元,被配置为将均匀的信号提供给每个所述多个移相器。

Beam steering device and optical detection and ranging device

The invention relates to a beam steering device and a light detection and ranging device. The beam steering device includes: an optical waveguide, which is configured to divide input light into multiple splitting light along multiple paths and output multiple splitting light to multiple output terminals arranged aperiodically; a plurality of phase shifters arranged in the plurality of paths, in which at least two phase shifters in the plurality of phase shifters have different phase delay lengths; and a signal input unit. It is configured to provide a uniform signal to each of the plurality of phase shifters.

【技术实现步骤摘要】
光束转向装置以及光检测和测距装置
本公开的示例性实施例涉及一种能够通过根据入射光的光路的位置不同地调制入射光的相位来控制输出光的方向的光束转向装置以及包括该光束转向装置的电子设备。
技术介绍
在各种类型的光学装置中已经使用改变入射光的透射率/反射率、偏振、相位、强度、路径等的光学元件。已经引入了各种类型的光学调制器以根据期望的方式来控制光学系统中的入射光的上述特性。已经使用根据入射光的光路的位置来不同地调制入射光的相位的方法来调节输出光的方向。这种相控阵列被称为光学相控阵列(OPA)。由于在特定方向上可能发生相长干涉,所以OPA能够在特定方向上输出光。然而,根据OPA中包括的发光阵列之间的距离,输出光可能在不期望的方向上变形。
技术实现思路
一个或多个示例性实施例提供了一种光束转向装置,其更容易地调节输出光的方向并具有高精度。一个或多个示例性实施例提供了一种采用该光束转向装置的电子设备。根据示例性实施例的一方面,提供了一种光束转向装置包括:光波导,被配置为将输入光分成沿多个路径的多个分离光,并将所述多个分离光输出到非周期性地布置的多个输出端子;设置在所述多个路径中的多个移相器,其中,所述多个移相器中的至少两个移相器具有不同的相位延迟长度;以及信号输入单元,被配置为将均匀的信号提供给所述多个移相器中的每个。在光束转向装置中,所述多个移相器中的每一个的相位延迟长度被设定为使得从所述多个路径,设置在面向多个输出端子中的一个的路径中的一个或多个移相器的相位延迟长度的总和对应于多个输出端子的非周期性布置和输出光的转向角。在光束转向装置中,光波导可以提供一光路,输入光经由该光路以全二叉树结构被分离M次,并且具有(2M-1)个分离点和2M个输出端子,其中M是大于或等于1的整数。在光束转向装置中,光束转向装置可以进一步包括多个分离器,所述多个分离器被配置为将输入光分成两个光分支,所述多个分离器各自布置在所述(2M-1)个分离点中的一个上。在光束转向装置中,所述多个分离器中的每一个可以仅布置在所述多个分离器中的每一个的两个分支中的一个处。在光束转向装置中,当设置在面向第一输出端子OP1的路径中的一个或多个移相器的相位延迟长度的总和L1是0,并且第一输出端子OP1的位置d1是0,并且第i输出端子OPi的位置是di时,设置在多个路径中的面向多个输出端子中的第i输出端子的路径中的一个或多个移相器的相位延迟长度的总和Li可以满足条件:其中,λ是入射光的波长,θ是转向角,并且c表示不是0的实数。这里,i是从1到2M的整数。在光束转向装置中,设置在作为第M分支并面向多个输出端子中的偶数输出端子OP2k的光路中的移相器的相位延迟长度可以是(L2k-L2k-1),其中,k表示从1到2M-1的整数。在光束转向装置中,设置在第一分离点处的分离器的两个分支中的一个分支处的移相器的相位延迟长度可以是Ln,其中n=2M-1+1。在光束转向装置中,多个移相器可以根据输入信号通过改变特定区域的折射率来延迟穿过光波导的特定区域的光的相位。在光束转向装置中,多个移相器可以包括加热器,该加热器被配置为被电加热以加热该特定区域。在光束转向装置中,加热器在多个光路的方向上的长度可以与多个移相器的相位延迟长度成比例。在光束转向装置中,多个移相器中的每一个可以包括两个电极,该两个电极被配置为将电压施加到特定区域的相对两端以改变该特定区域的载流子浓度。在光束转向装置中,多个移相器中的每一个的两个电极中的一个在光路方向上的长度可以与移相器的相位延迟长度成比例。在光束转向装置中,光束转向装置还可以包括:第一光学放大器,被配置为放大输入光信号,所述第一光学放大器被设置在光波导的输入端子处;以及第二光学放大器,被配置为放大输出光信号并将放大的输出光信号发送到多个输出端子,所述第二光学放大器设置在所述多个输出端子和配置成分离光的多个分离器之间。光束转向装置可以进一步包括被配置为朝向光波导发射光的光源。在光束转向装置中,光源、光波导和多个移相器可以集成在一个硅基板上。根据示例性实施例的一方面,提供了一种光检测和测距(LiDAR)装置包括:光源;光束转向装置,被配置为以预定角度转向来自光源的光并输出转向的光;处理器,配置为接收从光束转向装置输出并从物体反射的光;以及控制器,配置为控制光源、光束转向装置和接收器。光束转向装置包括:光波导,被配置为将输入光分成沿多个路径的多个分离光,并将多个分离光输出到非周期性地布置的多个输出端子;设置在所述多个路径中的多个移相器,其中,所述多个移相器中的至少两个移相器具有不同的相位延迟长度;以及信号输入单元,被配置为将均匀的信号提供给每个所述多个移相器。在LiDAR装置中,光波导可以配置为提供一光路,输入光经由该光路以全二叉树结构被分离M次,并且具有(2M-1)个分离点和2M个输出端子,其中M表示大于或等于1的整数。光束转向装置可以进一步包括分离器,所述分离器被配置为将输入光分成两个光分支,所述分离器各自布置在所述(2M-1)个分离点中的一个处。在LiDAR装置中,当设置在面向第一输出端子OP1的路径中的一个或多个移相器的相位延迟长度的总和L1是0,并且第一输出端子OP1的位置d1是0,并且第i输出端子OPi的位置是di时,设置在多个路径中的面向多个输出端子中的第i输出端子的路径中的一个或多个移相器的相位延迟长度的总和Li满足条件:其中,λ是入射光的波长,θ是转向角,并且c表示不是0的实数。这里,i表示从1到2M的整数。在LiDAR装置中,光源、光束转向装置和接收器可以集成在一个硅基板上。附图说明结合附图,从示例性实施例的以下描述,上面和/或其他方面将变得显而易见并且更容易理解,在附图中:图1是示意性地示出根据示例性实施例的光束转向装置的结构的概念图;图2是示出了根据示例性实施例的面向光束转向装置的输出端子的路径中的相位延迟长度与输出端子的位置之间的关系的曲线图;图3是示意性地示出根据示例性实施例的光束转向装置的结构的平面图;图4是沿着图3的平面图的线A-A’截取的详细剖视图;图5是沿着图3的光束转向装置的修改示例的线A-A’截取的剖视图;图6A至6C是可以在图3的光束转向装置中采用的分离器的形状的示例的平面图;图7是示意性地示出根据示例性实施例的光束转向装置的结构的平面图;图8是示意性地示出根据示例性实施例的光束转向装置的结构的平面图;图9是示出根据示例性实施例的集成了光束转向装置的部件的形式的透视图;图10是根据示例性实施例的光检测和测距(LiDAR)装置的示意性框图;以及图11是示出集成了图10的LiDAR装置的部件的形式的透视图。具体实施方式在下文中,将参照附图详细描述示例性实施例。在以下附图中,相同的附图标记表示相同的元件,并且为了清楚起见,可以夸大其中所示的组件的尺寸。下面将要描述的示例性实施例仅仅是示例,并且可以对其做出各种改变。应该理解的是,当元件或层被称为“在”另一元件或层“上”时,该元件或层可以直接在另一元件或层上或介入中间元件或层。应当理解,尽管术语第一,第二,第三等可以用于描述各种组件,但是这些组件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个组件与另一个组件区分开。如本文所使用的,单数形式“一”,“一个”和“该”也本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光束转向装置,包括:光波导,被配置为将输入光分成沿多个路径的多个分离光,并将所述多个分离光输出到非周期性地布置的多个输出端子;设置在所述多个路径中的多个移相器,其中,所述多个移相器中的至少两个移相器具有不同的相位延迟长度;以及信号输入单元,被配置为将均匀的信号提供给所述多个移相器中的每个。

【技术特征摘要】
2017.06.30 KR 10-2017-00836091.一种光束转向装置,包括:光波导,被配置为将输入光分成沿多个路径的多个分离光,并将所述多个分离光输出到非周期性地布置的多个输出端子;设置在所述多个路径中的多个移相器,其中,所述多个移相器中的至少两个移相器具有不同的相位延迟长度;以及信号输入单元,被配置为将均匀的信号提供给所述多个移相器中的每个。2.根据权利要求1所述的光束转向装置,其中,所述多个移相器中的每一个的相位延迟长度被设定为使得从所述多个路径,设置在面向多个输出端子中的一个的路径中的一个或多个移相器的相位延迟长度的总和对应于多个输出端子的非周期性布置和输出光的转向角。3.根据权利要求1所述的光束转向装置,其中,所述光波导提供一光路,输入光经由所述光路以全二叉树结构被分离M次,并且包括(2M-1)个分离点和2M个输出端子,其中,M是大于或等于1的整数。4.根据权利要求3所述的光束转向装置,进一步包括多个分离器,所述多个分离器被配置为将输入光分成两个光分支,所述多个分离器各自布置在所述(2M-1)个分离点中的一个上。5.根据权利要求4所述的光束转向装置,其中,所述多个分离器中的每一个仅布置在所述多个分离器中的每一个的两个分支中的一个处。6.根据权利要求5所述的光束转向装置,其中,当设置在面向第一输出端子OP1的路径中的一个或多个移相器的相位延迟长度的总和L1是0,所述第一输出端子OP1的位置d1是0,并且第i输出端子OPi的位置是di时,设置在多个路径中的面向所述多个输出端子中的第i输出端子的路径中的一个或多个移相器的相位延迟长度的总和Li满足以下条件:其中,λ是入射光的波长,θ是转向角,并且c表示不是0的实数,并且其中,i是从1到2M的整数。7.根据权利要求6所述的光束转向装置,其中,设置在作为第M分支并面向所述多个输出端子中的偶数输出端子OP2k的光路中的移相器的相位延迟长度是(L2k-L2k-1),其中,k表示从1到2M-1的整数。8.根据权利要求6所述的光束转向装置,其中,设置在第一分离点处的分离器的两个分支中的一个分支处的移相器的相位延迟长度是Ln,其中n=2M-1+1。9.根据权利要求1所述的光束转向装置,其中,所述多个移相器根据输入信号通过改变光波导的特定区域的折射率来延迟穿过特定区域的光的相位。10.根据权利要求9所述的光束转向装置,其中,所述多个移相器包括加热器,所述加热器被配置为被电加热以加热所述特定区域。11.根据权利要求10所述的光束转向装置,其中,所述加热器在多个光路的方向上的长度与所述多个...

【专利技术属性】
技术研发人员:申昶均朴晶铉申东宰李银京
申请(专利权)人:三星电子株式会社
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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