具有共享光学器件的多通道激光雷达光学子部件制造技术

光学设备可以包括发射源光束的激光器组件和分离源光束以生成第一光束和第二光束的光学组件。光学设备可以包括：复用组件，用于对第一光束和第二光束进行复用以形成第一复用光束；光学系统，用于接收第一复用光束并且解复用出第一光束和第二光束；以及扫描组件，用于用第一光束和第二光束扫描视场并且接收从视场反射的第一光束和第二光束。光学系统可以对从视场反射的第一光束和第二光束进行复用以形成第二复用光束，并且解复用组件可以解复用出从视场反射的第一光束和第二光束。用出从视场反射的第一光束和第二光束。用出从视场反射的第一光束和第二光束。

【技术实现步骤摘要】
具有共享光学器件的多通道激光雷达光学子部件
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2019年9月4日提交的、题为“Multi-Channel LOSA with Shared Optics”的美国临时专利申请第62/895,810号在35U.S.C.
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119下的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。


[0003]本公开总体上涉及光检测和测距(激光雷达)光学子部件，并且更具体地，涉及具有共享光学器件的多通道激光雷达光学子部件(Lidar Optical Sub-Assembly，LOSA)。

技术介绍

[0004]调频连续波(frequency-modulated continuous wave，FMCW)激光雷达系统可以在窄线宽激光束上产生周期性的频率分布(通常是使频率线性上升或下降的三角波模式)，跨包括一个或多个物体的视场扫描激光束，接收从视场中的物体反射的光束，将接收到的光束与从生成激光束的激光源取得的本地振荡器光束混合以生成差频(difference-frequency)信号，以及基于由往返传播延迟引起的接收信号和本地振荡器光束之间的频率差来确定一个或多个物体的三维方面。例如，激光雷达系统可以基于从视场中的物体反射的光，构建点云来确定一个或多个物体的三维方面。传统的FMCW激光雷达系统包括用于发射光束的激光源，以及用于以下操作的光学系统：将光束提供给扫描仪、接收从视场反射和从该扫描仪或另一扫描仪反射的光并且将从视场反射的光提供给包括混合器的相干接收器。
专利
技术实现思路

[0005]根据一些可能的实施方式，光学设备可以包括：激光器组件，用于发射源光束，其中激光器组件包括调频连续波激光源；光学组件，用于分离源光束以生成第一光束和第二光束；复用组件，用于使用极化分复用、波分复用和/或空分复用来对第一光束和第二光束进行复用以形成第一复用光束；光学系统，用于接收第一复用光束，并且对第一复用光束进行解复用以获得第一光束和第二光束；扫描组件，用于：从光学系统接收第一光束和第二光束，用第一光束和第二光束扫描视场，接收从视场反射的第一光束和从视场反射的第二光束，并且将从视场反射的第一光束和从视场反射的第二光束提供给光学系统，其中光学系统用于对从视场反射的第一光束和从视场反射的第二光束进行复用以形成从视场反射的第二复用光束；解复用组件，用于从光学系统接收从视场反射的第二复用光束，并且使用极化分解复用、波分解复用和/或空分解复用来对从视场反射的第二复用光束进行解复用以获得从视场反射的第一光束和从视场反射的第二光束；第一接收器，用于从解复用组件接收从视场反射的第一光束；以及第二接收器，用于从解复用组件接收从视场反射的第二光束。
[0006]根据一些可能的实施方式，光学设备可以包括：激光器组件，用于发射调频源光
束；光学组件，用于分离调频源光束以生成具有不同空间偏移的第一光束和第二光束；复用组件，用于使用空分复用来对第一光束和第二光束进行复用以形成第一复用光束；光学系统，用于接收第一复用光束，并且对第一复用光束进行解复用以获得第一光束和第二光束；扫描组件，用于：从光学系统接收第一光束和第二光束，用第一光束和第二光束扫描视场，接收从视场反射的第一光束和从视场反射的第二光束，并且将从视场反射的第一光束和从视场反射的第二光束提供给光学系统，其中光学系统用于对从视场反射的第一光束和从视场反射的第二光束进行复用以形成从视场反射的第二复用光束；解复用组件，用于从光学系统接收从视场反射的第二复用光束，并使用空分解复用来对从视场反射的第二复用光束进行解复用以获得从视场反射的第一光束和从视场反射的第二光束；第一接收器，用于从解复用组件接收从视场反射的第一光束；以及第二接收器，用于从解复用组件接收从视场反射的第二光束。
[0007]根据一些可能的实施方式，光学设备可以包括：激光器组件，用于发射调频源光束；光学组件，用于分离调频源光束以生成第一光束和第二光束；复用组件，用于对第一光束和第二光束进行复用以形成第一复用光束；光学系统，用于接收第一复用光束，并且对第一复用光束进行解复用以获得第一光束和第二光束；扫描组件，用于：从光学系统接收第一光束和第二光束，用第一光束和第二光束扫描视场，接收从视场反射的第一光束和从视场反射的第二光束，并且将从视场反射的第一光束和从视场反射的第二光束提供给光学系统，其中光学系统用于对从视场反射的第一光束和从视场反射的第二光束进行复用以形成从视场反射的第二复用光束；解复用组件，用于从光学系统接收从视场反射的第二复用光束，并且对从视场反射的第二复用光束进行解复用以获得从视场反射的第一光束和从视场反射的第二光束；第一接收器，用于从解复用组件接收从视场反射的第一光束；以及第二接收器，用于从解复用组件接收从视场反射的第二光束。
附图说明
[0008]图1A至图1B是本文描述的示例光学设备的示意图。
[0009]图2A至图2B是本文描述的使用极化分复用的示例光学设备的示意图。
[0010]图3A至图3B是本文描述的使用波分复用的示例光学设备的示意图。
[0011]图4A至图4B是本文描述的使用空分复用的示例光学设备的示意图。
具体实施方式
[0012]以下示例实施方式的详细描述参照附图。不同附图中相同的附图标记可以标识相同或相似的元件。
[0013]如上所述，传统的FMCW激光雷达系统可以跨视场扫描光束。增加激光雷达系统使用的光束(例如，通道)的数量可以增大视场和/或增大用于确定视场中一个或多个物体的三维方面的点云的密度。然而，向传统的激光雷达系统添加第二光束可能要求附加的激光源、附加的光学系统和附加的扫描仪。因此，向传统激光雷达系统添加第二光束可能会使激光雷达系统的成本加倍。
[0014]本文描述的一些实施方式提供了一种光学设备，该光学设备可以包括发射调频源光束的激光器组件、分离调频源光束以生成第一光束和第二光束的光学组件、对第一光束
和第二光束进行复用以形成第一复用光束的复用组件、接收第一复用光束并且解复用出第一光束和第二光束的光学系统、以及用第一光束和第二光束扫描视场的扫描组件。在一些实施方式中，扫描组件可以接收从视场反射的第一光束和第二光束并且将从视场反射的第一光束和第二光束提供给光学系统。
[0015]在一些实施方式中，光学系统可以对从视场反射的第一光束和第二光束进行复用以形成从视场反射的第二复用光束。在一些实施方式中，光学设备可以包括解复用组件，以从光学系统接收从视场反射的第二复用光束，并且解复用出从视场反射的第一光束和第二光束。在一些实施方式中，光学设备可以包括用于从解复用组件接收从视场反射的第一光束的第一接收器、以及用于从解复用组件接收从视场反射的第二光束的第二接收器。
[0016]以这种方式，光学设备可以使用单个激光器组件、单个光学系统和单个扫描组件来用多个光束扫描视场，从而在不会使光学设备的成本加倍的情况下添加第二光束。附加地或可替代地，光学设备可以包括光学组件，以将源光束分成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学设备，包括：激光器组件，用于发射源光束，其中所述激光器组件包括调频连续波激光源；光学组件，用于分离所述源光束以生成第一光束和第二光束；复用组件，用于使用极化分复用、波分复用和/或空分复用来对所述第一光束和所述第二光束进行复用以形成第一复用光束；光学系统，用于接收所述第一复用光束，并且对所述第一复用光束进行解复用以获得所述第一光束和所述第二光束；扫描组件，用于：从所述光学系统接收所述第一光束和所述第二光束，用所述第一光束和所述第二光束扫描视场，接收从所述视场反射的第一光束和从所述视场反射的第二光束，以及将从所述视场反射的第一光束和从所述视场反射的第二光束提供给所述光学系统，其中，所述光学系统用于对从所述视场反射的第一光束和从所述视场反射的第二光束进行复用以形成从所述视场反射的第二复用光束；解复用组件，用于从所述光学系统接收从所述视场反射的第二复用光束，并且使用极化分解复用、波分解复用和/或空分解复用来对从所述视场反射的第二复用光束进行解复用以获得从所述视场反射的第一光束和从所述视场反射的第二光束；第一接收器，用于从所述解复用组件接收从所述视场反射的第一光束；以及第二接收器，用于从所述解复用组件接收从所述视场反射的第二光束。2.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述调频连续波激光源包括窄线宽激光源。3.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述激光器组件包括集成磷化铟激光器。4.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述扫描组件包括硅微机电系统上的光栅。5.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述扫描组件包括硅微机电系统。6.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述第一接收器或所述第二接收器中的至少一个包括硅基二氧化硅波导接收器或硅基氮氧化硅波导接收器中的至少一个。7.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述光学系统包括环行器。8.根据权利要求1所述的光学设备，包括壳体，所述壳体用于包围所述激光器组件、所述光学组件、所述复用组件、所述光学系统、所述扫描组件和所述解复用组件。9.一种光学设备，包括：激光器组件，用于发射调频源光束；光学组件，用于分离所述调频源光束以生成具有不同空间偏移的第一光束和第二光束；复用组件，用于使用空分复用来对所述第一光束和所述第二光束进行复用以形成第一复用光束；光学系统，用于接收所述第一复用光束，并且对所述第一复用光束进行解复用以获得所述第一光束和所述第二光束；扫描组件，用于：从所述光学系统接收所述第一光束和所述第二光束，用所述第一光束和所述第二光束扫描视场，
接收从所述视场反射的第一光束和从所述视场反射的第二光束，以及将从所述视场反射的第一光束和从所述视场反射的第二光束提供给所述光学系统，其中，所述光学系统用于对从所述视场反射的第一光束和从所述视场反射的第二光束进行复用以形成从所述视场反射的第二复用光束；解复用组件，用于从所述光学系统接收从所述视场反射的第二复用光束，并且使用空分解复用来对从所述视场反射的第二复用光束进行解复用以获得从所述视场反射的第一光束和从所述视场反射的第二光束；第一接收器，用于从所述解复...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑嘉敏，BP基沃思，JP肯普，MC拉森，P科尔伯恩，
申请(专利权)人：朗美通经营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：