多像素波导光接收器制造技术

本发明专利技术题为“多像素波导光接收器”。本文描述了用于多像素波导光接收器的系统和实施方案。在某些实施方案中，一种系统包括发射器，该发射器朝向表面发射激光。该系统还包括接收器，该接收器被动地接收反射的激光，该反射的激光是从该表面反射的该激光的一部分，其中该接收器具有尺寸小于预期光学散斑尺寸的多个像素，其中该预期光学散斑尺寸对应于该接收器上该反射的激光具有基本上均匀的空间相位的区域。另外，该系统包括组合器，该组合器被配置为将来自该多个像素中的每个像素的光场组合成支持与该多个像素中的像素数量相等的多个模式的输出。此外，该系统包括光电探测器，该光电探测器被配置为接收来自该输出的光。电探测器被配置为接收来自该输出的光。电探测器被配置为接收来自该输出的光。

【技术实现步骤摘要】
多像素波导光接收器

技术介绍

[0001]许多系统受益于激光雷达系统的功能。例如，激光雷达系统可能是空气数据系统的主要部件。激光雷达系统可安装在交通工具(诸如飞机)和基于地面的系统上。激光雷达系统可向计算导航解决方案的更大系统提供测距信息。一些激光雷达系统使用集成光子来制造，以在替代或增强导航系统中提供紧凑、坚固、低成本、低尺寸、低重量和低功率(SWaP)部件。
[0002]通常，激光雷达系统朝向目标发射光，该目标会散射一些入射在目标上的光。激光雷达系统可接收具有与目标表面上的变化相关联的空间相位变化的散射光的一部分。这些空间相位变化通常被称为激光散斑。

技术实现思路

[0003]本文描述了用于多像素波导光接收器的系统和实施方案。在某些实施方案中，一种系统包括发射器，该发射器朝向表面发射激光。该系统还包括接收器，该接收器被动地接收反射的激光，该反射的激光是从该表面反射的该激光的一部分，其中该接收器具有尺寸小于预期光学散斑尺寸的多个像素，其中该预期光学散斑尺寸对应于该接收器上该反射的激光具有基本上均匀的空间相位的区域。另外，该系统包括组合器，该组合器被配置为将来自该多个像素中的每个像素的光场组合成支持与该多个像素中的像素数量相等的多个模式的输出。此外，该系统包括光电探测器，该光电探测器被配置为接收来自该输出的光。
附图说明
[0004]附图附随本说明书并且仅描绘了与所附权利要求书的范围相关联的一些实施方案。因此，所描述和所描绘的实施方案不应被认为是对范围的限制。附图和说明书以附加的具体性和细节描述了示例性实施方案及其特征，其中：
[0005]图1是根据本公开的一个方面的包括多像素波导光接收器的激光雷达系统的框图；
[0006]图2是示出根据本公开的一个方面的多像素波导光接收器的操作的图；
[0007]图3是示出根据本公开的一个方面的多像素波导光接收器中光学散斑尺寸与像素尺寸之间的关联的图；
[0008]图4是示出根据本公开的一个方面的用于组合通过多像素波导光接收器所接收的光的波导组合器的图；
[0009]图5是示出根据本公开的一个方面的通过多像素波导光接收器所接收的光的组合的图；并且
[0010]图6是根据本公开的一个方面的用于操作具有多像素波导光接收器的激光雷达系统的方法的流程图。
[0011]按照惯例，附图并未按比例描绘所描述的各种特征。相反，附图描绘了所描述的特征以强调这些特征与示例性实施方案的相关性。
具体实施方式
[0012]以下详细描述参考构成本说明书一部分的附图，这些附图通过图示方式示出了特定的例示性实施方案。然而，应当理解，可使用其他实施方案，并且可进行逻辑、机械和电气改变。
[0013]本申请描述了用于多像素波导光接收器的系统和方法。在典型的激光雷达系统中，一种光收发器可朝向表面发射光。该表面很多情况下可能沿许多方向散射发射的光。一些散射的光可能会返回到作为激光雷达系统一部分的光接收器。该光接收器将所接收的光通过光传输介质(如光波导)提供给光电探测器。该光电探测器将入射光转换为电信号。一个处理器(或多个处理器)可执行致使处理器提供从电信号获取的测距或其他有用信息的指令。
[0014]在一些系统中，光接收器所接收的散射的光的空间相位可跨光接收器的接收区域发生变化。在一些系统中，由于变化的空间相位，当光接收器将光耦合到光传输介质中时，随着光传播通过光传输介质，耦合的光可能与其自身发生相消干涉。相消干涉导致所接收的光中发生信息损失，从而影响由接收的光产生的测量量。
[0015]本申请描述了向组合器提供信号的多像素光接收器的示例性实施方案，其中组合器将所接收的光传输到光电探测器。当将所接收的光提供给光电探测器时，光接收器和组合器共同作用以限制相消干涉。处理器可因此处理来自光电探测器的电信号，该电信号更准确地表示入射在光接收器上的光。
[0016]多像素光接收器通过具有多个像素来限制相消干涉，其中像素尺寸小于预期光学散斑尺寸，其中该预期光学散斑尺寸对应于多像素光接收器上反射的激光的相位上基本上均匀的区域。跨像素的空间相位的基本上均匀性降低了来自该像素的光在耦合到波导中时的相消干涉。即使当从不同像素耦合的光的相位在相位上基本上是随机的时，组合器也会通过将来自光接收器的不同像素的光组合成多模波导的多个模式来组合这些光。将多个像素组合成波导的多个模式减少了所接收光的相消干涉。
[0017]图1是用于发射和接收光的系统100的框图。系统100可为激光雷达系统并且可包括多像素接收器105和组合器107，以在组合成单个传输波导时限制来自不同像素的所接收光的相消干涉。系统100可包括产生激光的激光源111。激光源111发射所选择波长的激光并且可为脉冲激光器、垂直腔面发射激光器或其他类型的激光源。激光源111可与系统100中的其他部件一起制造为集成光子芯片的一部分，或者可位于集成光子芯片之外作为系统100的单独部件。
[0018]在示例性实施方案中，系统100可包括发射器103。激光源111可通过光传输介质向发射器103提供激光。光传输介质可包括光波导、光纤、自由空间传输或不同传输介质的组合。发射器103可朝向目标发射从激光源111所接收的激光。发射器103可为能够朝向目标发射光的设备。发射器103可为衍射光栅、望远镜、光纤或可朝向目标发射光的其他部件。
[0019]在某些实施方案中，系统100可包括多像素接收器105，该多像素接收器接收来自发射器103所瞄准的表面的反射的激光。多像素接收器105可具有小于预期光学散斑尺寸的多个像素，其中光学散斑尺寸为多像素接收器105上反射的激光的光场具有基本上相同空间相位的区域。如本说明书中所使用，当空间相位基本上小于跨像素的180
°
最大偏差时，诸如小于跨像素的最大偏差小于5
°
时，跨散斑的空间相位基本上相同，使得通过单个像素所
接收的激光在耦合到单模波导中时不会发生相消干涉。在一些实施方案中，多像素接收器105可包括多个衍射光栅接收器，其中每个衍射光栅用作多像素接收器105的不同像素。另外，多像素接收器105可为无源光学部件。因此，多像素接收器105的操作除了劣化之外不随时间改变。
[0020]在另外的实施方案中，系统100可包括耦合到多像素接收器105的组合器107。组合器107可将通过多像素接收器105的单独像素所接收的光场或光组合成单个光路，同时基本上保留在单独像素上所接收的光。具体地，组合器107可包括多个光波导输入，其中每个光波导输入耦合到多像素接收器105的单独像素。组合器107可在单个结处将光波导输入组合成单个输出，或者组合器107可通过多个结将光波导输入逐渐组合成单个输出。为了支持光沿着光路的传播而不会由于与源自不同像素的光能相对应的模式的相消干涉而导致光路损失，在每个结处，可使波导的宽度等于输入波导的组合宽度。组合器107将组合的多个光波导输入组合成单个输出波导，而不会由于源自不同像素的光场的相消干涉而导致波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系统，所述系统包括：发射器(103)，所述发射器朝向表面(225)发射激光；接收器(105)，所述接收器被动地接收反射的激光，所述反射的激光是从所述表面(225)反射的所述激光的一部分，其中所述接收器(105)具有尺寸小于预期光学散斑尺寸的多个像素，其中所述预期光学散斑尺寸对应于所述接收器上所述反射的激光具有基本上均匀的空间相位的区域；组合器(107)，所述组合器被配置为将来自所述多个像素中的每个像素的光场组合成支持与所述多个像素中的像素数量相等的多个模式的输出；和光电探测器(109)，所述光电探测器被配置为接收来自所述输出的光。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述组合器(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：查德，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：