一种光学相控阵激光雷达制造技术

本申请提供一种光学相控阵激光雷达，包括：激光器，用于发射激光信号；光分束器，用于将激光信号进行分束，得到多个子信号，并分配到对应的光路中；与光分束器连接的相位控制器，用于对多个子信号进行相位调控；与相位控制器连接的基于一维光栅结构的光学天线阵列，用于将相位调控后的子信号沿光学天线阵列中的光栅天线方向均匀散射到自由空间中；氮化硅波导阵列，用于传输子信号和相位调控后的子信号，实现近红外光和可见光的传输。本申请提供的光学相控阵激光雷达，采用氮化硅波导阵列进行传输，实现近红外光和可见光的传输，可见，本申请可以在可见光波段进行工作，拓宽了工作范围。

【技术实现步骤摘要】
一种光学相控阵激光雷达
本申请涉及光学相控阵
，特别涉及一种光学相控阵激光雷达。
技术介绍
目前比较成熟的激光雷达方案采用的机械旋转的方式实现光束扫描，面临体积和功耗大、扫描速度慢、成本高等诸多问题。基于微机电系统的激光雷达扫描角度小，对震动比较敏感。光学相控阵雷达属于全固态激光雷达，有效地解决了上述两种常见的激光雷达问题，但基于硅材料的光相控阵芯片工作波长>1100nm，无法工作在可见光波段，限制了应用范围。因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种光学相控阵激光雷达，可以实现近红外光和可见光的传输，拓宽了工作范围。其具体方案如下：本申请公开了一种光学相控阵激光雷达，包括：激光器，用于发射激光信号；光分束器，用于将所述激光信号进行分束，得到多个子信号，并分配到对应的光路中；与所述光分束器连接的相位控制器，用于对多个所述子信号进行相位调控；与所述相位控制器连接的基于一维光栅结构的光学天线阵列，用于将相位调控后的子信号沿所述光学天线阵列中的光栅天线方向均匀散射到自由空间中；氮化硅波导阵列，用于传输所述子信号和所述相位调控后的子信号，实现近红外光和可见光的传输。可选的，所述相位控制器包括：与所述子信号对应的第一氮化硅波导和电控制器；所述电控制器包括微加热器，用于调节所述第一氮化硅波导的温度，且各个所述微加热器之间错开排布，以使所述微加热器加热时不存在交叉区域。可选的，所述第一氮化硅波导的长度与所述微加热器的长度一致。可选的，相邻两个所述微加热器首尾错开排布，以多个所述微加热器作为一组微加热器，每组微加热器的起始段对齐。可选的，所述光学天线阵列由多根所述光栅天线构成；所述光栅天线包括第二氮化硅波导和包覆所述第二氮化硅波导的二氧化硅层。可选的，所述第二氮化硅波导包括多个光栅周期结构，所述光栅周期结构为齿状结构，以使通过所述齿状结构的齿深调控所述子信号的波长。可选的，所述第二氮化硅波导的所述齿深为非均匀化排布。可选的，所述第二氮化硅波导构成的所述光栅天线的相邻光栅天线发射的功率不同，或者所述光栅天线排布的密度不同。可选的，还包括：光合束器和与所述光合束器连接的光探测器；所述光探测器是PIN光电二极管探测器、雪崩光电二极管探测器和单光子探测器中的一种。可选的，所述激光器是波长可调的激光器。可选的，所述氮化硅波导阵列为一维阵列。本申请提供一种光学相控阵激光雷达，包括：激光器，用于发射激光信号；光分束器，用于将激光信号进行分束，得到多个子信号，并分配到对应的光路中；与光分束器连接的相位控制器，用于对多个子信号进行相位调控；与相位控制器连接的基于一维光栅结构的光学天线阵列，用于将相位调控后的子信号沿光学天线阵列中的光栅天线方向均匀散射到自由空间中；氮化硅波导阵列，用于传输子信号和相位调控后的子信号，实现近红外光和可见光的传输。可见，本申请提供的光学相控阵激光雷达，光分束器将激光信号的光束分配到多个光路中，每个光路对应一个子信号；再由设置于光路中的相位控制器，为相应光路中的光的子信号产生相应的附加相位实现相位调控，得到相位调控后的子信号，子信号和相位调控后的子信号均采用氮化硅波导阵列进行传输，实现近红外光和可见光的传输，可见，本申请可以在可见光波段进行工作，拓宽了工作范围；然后通过光学天线阵列发射到自由空间，以使在远场汇聚成一点，相位控制器调节汇聚点的位置，完成光斑扫描。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请实施例所提供的一种光学相控阵激光雷达的结构示意图；图2为本申请实施例提供的一种光分束器进行分光的结构示意图；图3为本申请实施例提供的一种微加热器的排布结构示意图；图4为本申请实施例提供的另一种微加热器的排布结构示意图；图5为本申请实施例提供的另一种微加热器的排布结构示意图；图6为本申请实施例提供的一种单根光栅天线的结构示意图；图7为本申请实施例提供的一种光学天线阵列的结构示意图；图8(a)为本申请实施例提供的另一种单根光栅天线的结构示意图；图8(b)为本申请实施例提供的另一种单根光栅天线的结构示意图；图9为本申请实施例提供的一种均匀化排布和非均匀化排布得到的输出光功率的示意图；图10为本申请实施例提供的一种主瓣旁瓣的示意图；图11为本申请实施例提供的一种接收端的结构示意图。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。目前比较成熟的激光雷达方案采用的机械旋转的方式实现光束扫描，面临体积和功耗大、扫描速度慢、成本高等诸多问题。基于微机电系统的激光雷达扫描角度小，对震动比较敏感。光学相控阵雷达属于全固态激光雷达，有效地解决了上述两种常见的激光雷达问题，但基于硅材料的光相控阵芯片工作波长>1100nm，无法工作在可见光波段，限制了应用范围。基于上述技术问题，本实施例提供一种光学相控阵激光雷达，可以实现近红外光和可见光的传输，拓宽了工作范围，具体请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种光学相控阵激光雷达的结构示意图，具体包括：激光器100，用于发射激光信号110；光分束器200，用于将激光信号110进行分束，得到多个子信号111，并分配到对应的光路中；与光分束器200连接的相位控制器300，用于对多个子信号111进行相位调控；与相位控制器300连接的基于一维光栅结构的光学天线阵列400，用于将相位调控后的子信号沿光学天线阵列中的光栅天线方向均匀散射到自由空间中；氮化硅波导阵列500，用于传输子信号111和相位调控后的子信号，实现近红外光和可见光的传输。具体的，光学相控阵激光雷达具体的一个工作流程可以是：激光器100发出激光信号110，经由光分束器200将激光信号110的光束分配到多个光路中，以N路光路为例，即分成N路子信号111，N路子信号111均通过相位控制器300提供一个相应的附加相位，以实现相位调控；当N路光路输出的光，即该N路子信号111，进入光学天线阵列400散射到自由空间，由于光波干涉的作用，在距离光学天线阵列400比较远的地方，会合成一光束，完成光斑扫描，其中该合成光束的偏转方向受相位控制器300的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学相控阵激光雷达，其特征在于，包括：/n激光器，用于发射激光信号；/n光分束器，用于将所述激光信号进行分束，得到多个子信号，并分配到对应的光路中；/n与所述光分束器连接的相位控制器，用于对多个所述子信号进行相位调控；/n与所述相位控制器连接的基于一维光栅结构的光学天线阵列，用于将相位调控后的子信号沿所述光学天线阵列中的光栅天线方向均匀散射到自由空间中；/n氮化硅波导阵列，用于传输所述子信号和所述相位调控后的子信号，实现近红外光和可见光的传输。/n

【技术特征摘要】
1.一种光学相控阵激光雷达，其特征在于，包括：
激光器，用于发射激光信号；
光分束器，用于将所述激光信号进行分束，得到多个子信号，并分配到对应的光路中；
与所述光分束器连接的相位控制器，用于对多个所述子信号进行相位调控；
与所述相位控制器连接的基于一维光栅结构的光学天线阵列，用于将相位调控后的子信号沿所述光学天线阵列中的光栅天线方向均匀散射到自由空间中；
氮化硅波导阵列，用于传输所述子信号和所述相位调控后的子信号，实现近红外光和可见光的传输。


2.根据权利要求1所述的光学相控阵激光雷达，其特征在于，所述相位控制器包括：与所述子信号对应的第一氮化硅波导和电控制器；
所述电控制器包括微加热器，用于调节所述第一氮化硅波导的温度，且各个所述微加热器之间错开排布，以使所述微加热器加热时不存在交叉区域。


3.根据权利要求2所述的光学相控阵激光雷达，其特征在于，所述第一氮化硅波导的长度与所述微加热器的长度一致。


4.根据权利要求3所述的光学相控阵激光雷达，其特征在于，相邻两个所述微加热器首尾错开排布，以多个所述微加热器作为一组微加热器，每组微加热器的起始段对齐。


5.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙彩明，汪洪杰，张爱东，
申请(专利权)人：香港中文大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东;44