激光雷达芯片和激光雷达制造技术

本申请涉及一种激光雷达芯片和激光雷达，激光雷达芯片包括分光器、分束器、接收器和发射器，发射器为焦平面开关阵列发射器，发射器包括光开关阵列和光栅耦合器阵列，光栅耦合器阵列通过光开关阵列连接分光器，分光器同时与接收器相连，光栅耦合器阵列通过分束器与接收器连接，分束器与分光器相连；激光雷达芯片接收激光信号，通过分光器输出测量光至焦平面开关阵列发射器，同时通过分光器输出本振光至接收器；光开关阵列通过相应的光开关来将测量光导入到光栅耦合器阵列中相应的光栅耦合器，并通过光栅耦合器出射；光栅耦合器接收到的反射回波通过分束器进行偏振分束后传输至接收器；光栅耦合器为双偏振光栅耦合器。光栅耦合器为双偏振光栅耦合器。光栅耦合器为双偏振光栅耦合器。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达芯片和激光雷达


[0001]本申请涉及激光雷达
，特别是涉及一种激光雷达芯片和激光雷达。

技术介绍

[0002]随着科技的发展和社会的不断进步，激光雷达技术得到了越来越多的关注和迅猛发展。常见的全固态激光雷达包括光学相控阵（Optical Phased Array，OPA）激光雷达和焦平面开关阵列两种方式，其在尺寸、重量和速度上都具有机械式激光雷达无法比拟的优势。
[0003]传统焦平面开关阵列方式的全固态激光雷达，将视场内每个角度都映像成焦平面的一个像素，每个像素仅由一个光学天线和一个开关组成。光源输入激光可以通过一个级联的开关阵列线路输出到发射阵列的任意一个光栅耦合器单元。因此通过开关阵列切换光源输入到不同的发射光栅通道，就可以实现激光雷达所需的二维光束扫描。然而传统焦平面开关阵列方式的全固态激光雷达只能接收处理单一偏振态的反射光，导致雷达会丢失一部分待测信息，其探测距离和探测准确性就会相应受限。如何提供一种能提高探测距离和准确性的激光雷达，是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够提高探测距离和准确性的激光雷达芯片和激光雷达。
[0005]一种激光雷达芯片，包括分光器、分束器、接收器和发射器，所述发射器为焦平面开关阵列发射器，所述发射器包括光开关阵列和光栅耦合器阵列，所述光开关阵列包括多个光开关，所述光栅耦合器阵列包括多个光栅耦合器，所述光栅耦合器阵列通过所述光开关阵列连接所述分光器，所述分光器同时与所述接收器相连，所述光栅耦合器阵列通过所述分束器与所述接收器连接，所述分束器与所述分光器相连；所述激光雷达芯片接收激光信号，通过所述分光器输出测量光至所述焦平面开关阵列发射器，同时通过所述分光器输出本振光至所述接收器；所述光开关阵列通过相应的光开关来将所述测量光导入到所述光栅耦合器阵列中相应的光栅耦合器，并通过所述光栅耦合器出射；所述光栅耦合器接收到的反射回波通过所述分束器进行偏振分束后传输至所述接收器；所述光栅耦合器为双偏振光栅耦合器。
[0006]在其中一个实施例中，所述激光雷达芯片还包括回波耦合器，所述回波耦合器分别连接所述分光器、所述光开关阵列和所述分束器；所述回波耦合器将从所述分光器传来的测量光传输至所述光开关阵列，并将所述光开关阵列从光栅耦合器接收到的反射回波传输至所述分束器。
[0007]在其中一个实施例中，所述光开关为双偏振光开关。
[0008]在其中一个实施例中，所述双偏振光开关包括输入端、第一输出端和第二输出端，
所述输入端与上一级双偏振光开关的第一输出端或回波耦合器相连，所述第二输出端与下一级的双偏振光开关的输入端或光栅耦合器相连，所述双偏振光开关通过所述输入端接收测量光，并通过所述第一输出端和所述第二输出端中的一个输出测量光；所述双偏振光开关在处于第一状态时通过所述第一输出端输出测量光，所述双偏振光开关在处于第二状态时通过所述第二输出端输出测量光。
[0009]在其中一个实施例中，所述分束器分束后的光分别与所述本振光混频后传输至所述接收器。
[0010]在其中一个实施例中，所述双偏振光栅耦合器为偏振不敏感光栅耦合器，所述偏振不敏感光栅耦合器的单端口与所述双偏振光开关连接，将接收到的具有TE和TM偏振态的光输出至所述双偏振光开关。
[0011]在其中一个实施例中，所述双偏振光栅耦合器为偏振分束光栅，所述发射器还包括偏振合束器，所述偏振分束光栅的双端口均连接所述偏振合束器，所述偏振合束器连接所述双偏振光开关；所述双偏振光栅耦合器将接收到的具有TE和TM偏振态的光均转换为TE偏振光后传输至所述偏振合束器，所述偏振合束器对两路TE偏振态的光进行偏振合束后输出TE和TM偏振光至所述双偏振光开关。
[0012]在其中一个实施例中，所述双偏振光开关为相变材料光开关。
[0013]在其中一个实施例中，所述相变材料光开关在相变材料为晶态时处于第一状态/第二状态，所述相变材料光开关在相变材料为非晶态时处于第二状态/第一状态；所述相变材料晶态和非晶态的切换控制方式包括外部电极加热、激光脉冲或电脉冲刺激。
[0014]在其中一个实施例中，所述激光雷达芯片上还设有与外部处理器相电性连接的电接触点，所述电接触点与所述接收器和所述光开关相电性连接。
[0015]一种激光雷达，包括壳体、设于壳体内的激光器、处理器、准直透镜系统和上述的激光雷达芯片，所述激光器为所述激光雷达芯片提供激光信号，所述处理器用于控制所述激光器和所述激光雷达芯片的工作，所述准直透镜系统将所述激光雷达芯片发出的光导引出去。
[0016]上述激光雷达芯片和激光雷达，焦平面开关阵列发射器中利用双偏振光栅耦合器进行信号收发，实现偏振不敏感探测，有效提高了激光雷达的探测距离和准确性。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为一实施例中激光雷达芯片的结构框图；图2为另一实施例中激光雷达芯片的结构框图；图3为一实施例中激光雷达芯片的结构原理图；图4为一实施例中相变材料光开关光束扫描侧视示意图；图5为一实施例中光开关单元“ON”状态示意图；图6为一实施例中光开关单元“OFF”状态示意图；
图7为一实施例中双偏振光栅耦合器的原理示意图；图8为另一实施例中双偏振光栅耦合器的原理示意图；图9为另一实施例中激光雷达芯片的结构原理图；图10为一实施例中相变材料光开关的结构示意图；图11为图10中相变材料光开关的A
‑
A
’
剖视图；图12为图10中相变材料光开关的B
‑
B
’
剖视图；图13为图10中相变材料光开关的C
‑
C
’
剖视图；图14为另一实施例中相变材料光开关的结构示意图；图15为图14中相变材料光开关的A
‑
A
’
剖视图；图16为图14中相变材料光开关的B
‑
B
’
剖视图；图17为图14中相变材料光开关的C
‑
C
’
剖视图。
具体实施方式
[0019]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0020]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
[0021]可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达芯片，其特征在于，包括分光器、分束器、接收器和发射器，所述发射器为焦平面开关阵列发射器，所述发射器包括光开关阵列和光栅耦合器阵列，所述光开关阵列包括多个光开关，所述光栅耦合器阵列包括多个光栅耦合器，所述光栅耦合器阵列通过所述光开关阵列连接所述分光器，所述分光器同时与所述接收器相连，所述光栅耦合器阵列通过所述分束器与所述接收器连接，所述分束器与所述分光器相连；所述激光雷达芯片接收激光信号，通过所述分光器输出测量光至所述焦平面开关阵列发射器，同时通过所述分光器输出本振光至所述接收器；所述光开关阵列通过相应的光开关来将所述测量光导入到所述光栅耦合器阵列中相应的光栅耦合器，并通过所述光栅耦合器出射；所述光栅耦合器接收到的反射回波通过所述分束器进行偏振分束后传输至所述接收器；所述光栅耦合器为双偏振光栅耦合器。2.根据权利要求1所述的激光雷达芯片，其特征在于，所述激光雷达芯片还包括回波耦合器，所述回波耦合器分别连接所述分光器、所述光开关阵列和所述分束器；所述回波耦合器将从所述分光器传来的测量光传输至所述光开关阵列，并将所述光开关阵列从光栅耦合器接收到的反射回波传输至所述分束器。3.根据权利要求2所述的激光雷达芯片，其特征在于，所述光开关为双偏振光开关。4.根据权利要求3所述的激光雷达芯片，其特征在于，所述双偏振光开关包括输入端、第一输出端和第二输出端，所述输入端与上一级双偏振光开关的第一输出端或回波耦合器相连，所述第二输出端与下一级的双偏振光开关的输入端或光栅耦合器相连，所述双偏振光开关通过所述输入端接收测量光，并通过所述第一输出端和所述第二输出端中的一个输出测量光；所述双偏振光开关在处于第一状态时通过所述第一输出端输出测量光，所述双偏振光开关在处于第二状态时通过所述第二输出端输出测量光。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑学哲，李晨蕾，
申请(专利权)人：苏州旭创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：