距离测量传感器制造技术

一种距离测量传感器，包括：光源(1)，该光源(1)具有半导体光学放大器(7)和具有硅光子电路的谐振器(8)，所述光学放大器(7)和谐振器(8)位于半导体基板(6)处；多个发射器(2)，每个发射器(2)都被配置成将由光源产生的光束发射到光源外部；扫描仪(3)，该扫描仪(3)被配置成通过使从光源发出的光束在镜子处反射并且使镜子振动来利用光束执行扫描；光学接收器(4)，该光学接收器(4)被配置为接收由在物体处反射的光束产生的反射光束；以及处理器(5)，该处理器(5)被配置为基于在光学接收器处接收的反射光束测量到物体的距离。分别从发射器发射的光束沿不同方向入射到镜子上。扫描仪利用相应的光束执行扫描不同区域。

Distance measurement sensor

A distance measurement sensor includes a light source (1), which has a semiconductor optical amplifier (7) and a resonator (8) with a silicon photonic circuit. The optical amplifier (7) and a resonator (8) are located at a semiconductor substrate (6); multiple emitters (2), each emitter (2) is configured to emit light beams generated by the light source to the outside of the light source; and a scanner (3) is equipped with the scanner (3). The optical receiver (4) is configured to receive the reflected beam generated by the reflected beam at the object, and the processor (5) is configured to measure the distance from the object based on the reflected beam received at the optical receiver. The beams emitted from the transmitter are incident to the mirror in different directions. The scanner uses the corresponding beam to scan different areas.

【技术实现步骤摘要】
距离测量传感器
本公开涉及一种距离测量传感器。
技术介绍
LIDAR(光检测和测距)已被用于例如通过使用激光器检测到物体的距离。另外，安装到车辆的LIDAR需要以较宽的角度进行扫描。例如，JP2004-517352A公开了一种距离测量传感器，其包括分别具有光纤的两个光源。距离测量传感器使用分别由两个光源产生的两种光来照射镜子。两种光从两个不同的方向发射。随后，从镜子反射的两种不同光束分别照射不同的区域。这种类型的距离测量传感器可以用一个镜子的通常宽度的两倍来照亮一个区域，该镜子的运动范围是有限的。由于LIDAR在车辆中的安装位置的灵活性很重要，因此需要装置的小型化和广角扫描。然而，在如下情况中(i)如在JP2004-517352A中所述制备具有光纤的两个光源，或者(ii)用于传输来自光源的光的光纤被分支到不同的部分以照射镜子，各束光沿两个不同的方向发出；结果，必须扩大光学系统的物理尺寸，因此导致更高的制造成本。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种距离测量传感器，其被配置为在不增大传感器的物理尺寸的情况下扩大用光束扫描的照射区域。根据本公开的一个方面，距离测量传感器被配置为利用光传输和光接收测量到物体的距离。距离测量传感器包括光源、多个发射器、扫描仪、光学接收器和处理器。光源具有：在半导体基板上的半导体光学放大器；以及在半导体基板处具有硅光子电路的谐振器。扫描仪被配置为通过使从光源发射的光束在镜子处反射并且使镜子振动来利用光束执行扫描。光学接收器被配置为接收反射光束，该反射光束由在物体处反射的光束产生。处理器被配置为基于在光学接收器处接收的反射光束测量到物体的距离。分别从发射器发射的光束沿不同的方向入射在镜子上，并且扫描器利用相应的光束执行扫描不同的区域。因此，由于光源包括半导体光学放大器和具有硅光子电路的谐振器，所以光源可以配置在单个半导体基板上。因此，可以减小光源的物理尺寸。结果，通过用在多个方向上发射的光束照射镜子以便用光束扫描更宽的区域，可以减小距离测量传感器的物理尺寸。附图说明通过参考附图进行的以下详细描述，本公开的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中：图1示出了根据第一实施例的距离测量传感器的配置；图2是根据第一实施例的距离测量传感器的配置的平面图；图3是半导体基板的横截面图；图4是图2所示的半导体基板和芯片的横截面图；图5示出了两个光源的发光时序和光学接收器接收光的时序；图6示出了具有分别由两个光源产生的光的扫描区域；图7是根据第二实施例的距离测量传感器的平面图；图8示出了第三实施例中的发光频率；图9示出了第四实施例中的发射光的偏振方向和接收光的偏振方向；图10示出了根据第四实施例的距离测量传感器的配置；图11示出了第五实施例中的发射光的模式和接收光的模式；图12示出了用于控制发射光的模式的方法；图13示出了用于识别接收光的模式的方法；图14是根据第六实施例的距离测量传感器的平面图；图15是根据第七实施例的距离测量传感器的平面图；以及图16是根据第八实施例的距离测量传感器的平面图。具体实施方式下面参考附图描述几个实施例。在以下实施例中，相同或等同的部分由彼此相同的附图标记表示，并且将对相同的附图标记进行说明。(第一实施例)以下描述第一实施例。根据本实施例的距离测量传感器被安装到车辆，并且其被配置为通过光传输和光接收来测量车辆和物体之间的距离。本说明书描述了通过外差检测计算到物体的距离的调频连续波(以下称为“FMCW”)距离测量传感器，该外差检测将传输的光束和接收的光束组合并且检查频率差。如图1和图2所示，距离测量传感器包括：光源1；发射器2，其用于将光源1产生的光发射到光源1的外部；以及扫描仪3，其被配置为利用从发射器2发射的光束进行扫描。距离测量传感器还包括：光学接收器4，其被配置为从外部接收光束；以及处理器5，其被配置为基于在光学接收器4处接收的光束测量到物体的距离。图2示出了光源1包括：布置在半导体基板6处的半导体光学放大器(以下称为“SOA”)7；以及在半导体基板6上形成的具有硅光子电路的谐振器8。根据本实施例的距离测量传感器具有两个光源1。换句话说，距离测量传感器具有两个SOA7和两个谐振器8。图3示出了半导体基板6被配置为绝缘体上硅(以下称为“SOI”)基板，其中依次堆叠支撑层9、牺牲层10和有源层11。支撑层9由Si制成。牺牲层10由SiO2制成。有源层11由Si制成。通过蚀刻来去除有源层11的一部分。由SiO2制成的绝缘膜12覆盖有源层11和牺牲层10的暴露部分。牺牲层10的一部分由于有源层11的去除而暴露。光波导13由有源层11、牺牲层10和绝缘膜12构成。有源层11被配置为光波导13的芯层，并且有源层11周围的绝缘膜12和牺牲层10被配置为光波导13的包层。光波导13对应于设置成离半导体基板6比离芯片15更近的基板侧光波导。布线14布置在绝缘膜12的表面处。布线由例如Al制成。布线14被配置为在处理器5中的多个配置元件之间进行相互连接，并且在距离测量传感器和例如电源(未示出)之间建立连接。本实施例描述：光波导13的芯层由Si制成；并且光波导13的包层由SiO2构成。然而，这些层也可以由其他材料制成。优选地，光波导13的芯层由Si或掺有杂质、选自SiO2、SiN、SiON、LN和InP中的至少一种材料制成。还优选的是，包层由选自SiO2、SiN、SiON、LN和InGaAsP中的至少一种材料制成。然而，芯层由与用于包覆层的材料不同的材料制成。图2示出了距离测量传感器分别包括用于两个SOA7的两个芯片15。如图4所示，芯片15通过将包层17、芯层18和包层19依次堆叠在半导体基板6上构成。包层19被放置在半导体基板6的顶部上，使得包层19位于包层17和芯层18下方。通过蚀刻去除芯层18的一部分。通过去除芯层18而暴露的芯层18和包层17被包层19覆盖。光波导20形成为与芯片15的一端和芯片15的另一端耦合的形状，如图2所示。光波导20对应于设置成离芯片15比离半导体基板6更近的芯片侧光波导。芯层18由III-V族半导体制成，例如InGaAsP或InGaAlAs。如图4所示，支撑层9、牺牲层10和有源层11的一部分在半导体基板6的一端处被移除。包层19堆叠在支撑层9的顶部上。有源层11的端面与芯层18的端面相对。从光波导13发射的光入射在光波导20上。或者，从光波导20发射的光入射在光波导13上。图2示出了谐振器8是由光波导13配置的光环形谐振器。在谐振器8调节光束的波长和频带之后，由SOA7产生的光束的一部分从光波导13发射并且入射在芯片15的光波导20上，然后返回到SOA7。在谐振器8调节光束的波长和频带之后，光束的另一部分与从光学接收器4输出的光信号耦合，以形成要输入到处理器的组合波。从谐振器8传输回SOA7的光束从发射器2发射到芯片15的外部。发射器2配置在光波导20的一个端部处，该端部与光波导20的更靠近光波导13的另一个端部相对。在从固定镜21和半透明镜22反射光束之后，从发射器2发射的光束入射在扫描器3中的扫描镜23上，由图1中的实线箭头表示。如上所述，根据本实施例的距离测量传感器包括两个芯片15，这两个芯片15分别用于两个SOA7和两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种距离测量传感器，被配置为利用光传输和光接收来测量到物体的距离，所述距离测量传感器包括：光源(1)，其包括：在半导体基板(6)处的半导体光学放大器(7)，以及在所述半导体基板处的具有硅光子电路的谐振器(8)；多个发射器(2)，每个发射器都被配置成将由所述光源产生的光束发射到所述光源的外部；扫描仪(3)，其被配置为通过以下方式来利用所述光束执行扫描：使从所述发射器发射的光束能够在镜子处反射，以及使所述镜子振动；光学接收器(4)，其被配置为接收由在所述物体处反射的光束产生的反射光束；以及处理器(5)，其被配置为基于在所述光学接收器处接收的反射光束测量到所述物体的距离，其中，分别从所述发射器发射的光束沿不同的方向入射在所述镜子上，其中，所述扫描器利用相应的光束执行扫描不同的区域。

【技术特征摘要】
2017.11.17 JP 2017-2221941.一种距离测量传感器，被配置为利用光传输和光接收来测量到物体的距离，所述距离测量传感器包括：光源(1)，其包括：在半导体基板(6)处的半导体光学放大器(7)，以及在所述半导体基板处的具有硅光子电路的谐振器(8)；多个发射器(2)，每个发射器都被配置成将由所述光源产生的光束发射到所述光源的外部；扫描仪(3)，其被配置为通过以下方式来利用所述光束执行扫描：使从所述发射器发射的光束能够在镜子处反射，以及使所述镜子振动；光学接收器(4)，其被配置为接收由在所述物体处反射的光束产生的反射光束；以及处理器(5)，其被配置为基于在所述光学接收器处接收的反射光束测量到所述物体的距离，其中，分别从所述发射器发射的光束沿不同的方向入射在所述镜子上，其中，所述扫描器利用相应的光束执行扫描不同的区域。2.根据权利要求1所述的距离测量传感器，还包括：多个芯片(15)，每个芯片都设置有所述半导体光学放大器，其中每个发射器由每个芯片处的光波导(20)配置。3.根据权利要求1所述的半导体测量传感器，还包括：芯片(15)，所述芯片(15)设置有多个光学放大器，其中所述多个发射器分别由所述芯片处的多个光波导(20)配置。4.根据权利要求3所述的距离测量传感器，其中所述光波导被称为芯片侧光波导，其中所述半导体基板具有一个或多个基板侧波导(13)，其中每个所述基板侧光波导都被配置为从所述谐振器向所述芯片发射光束，其中所述半导体基板和所述芯片被布置成使得分别从所述基板侧光波导发射的光束相应地入射在所述芯片侧光波导上，其中所述芯片侧光波导在所述半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：种村友贵，大山浩市，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本,JP