监视LIDAR输出信号中的信号啁啾制造技术

一种LIDAR系统包括至少一个光学组件，该至少一个光学组件被配置为输出系统输出信号，该系统输出信号行进离开LIDAR系统并且可以被位于LIDAR系统外部的对象反射。LIDAR系统还包括被配置为控制系统输出信号的一个或多个过程变量的控制机构。控制机构使用电过程变量信号来控制过程变量。过程变量信号具有同相分量和正交分量。和正交分量。和正交分量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】监视LIDAR输出信号中的信号啁啾
[0001]相关申请本申请是2020年5月16日提交、标题为“MONITORING SIGNAL CHIRP IN LIDAR OUTPUT SIGNALS”并在其整体上被并入的美国专利申请号16/875,987的延续。


[0002]本专利技术涉及光学器件。特别地，本专利技术涉及LIDAR系统。

技术介绍

[0003]对可以部署在诸如ADAS（高级驾驶员辅助系统）和AR（增强现实）的应用中的LIDAR系统的商业需求越来越大。LIDAR（光检测和测距）系统通常输出由位于LIDAR系统外部的对象反射的系统输出信号。至少一部分反射光信号返回到LIDAR系统。LIDAR系统将接收到的光信号引导到光传感器，所述光传感器将光信号转换为电信号。电子设备可以使用光传感器输出来量化指示对象和LIDAR系统之间的径向速度和/或距离的LIDAR数据。
[0004]许多LIDAR系统线性地或以其他明确定义的波形对时间来调谐系统输出信号的频率，以使能实现LIDAR数据的精确测量。在这些实例中，LIDAR系统可以监视系统输出信号的频率，并响应于所监视的频率而调谐频率，以实现期望的波形形状。用于监视系统输出信号的频率的系统可能需要一个或多个波导，为了实现期望结果该一个或多个波导需要不合期望地长。由于这种波导长度，这些系统通常占据LIDAR芯片上可用空间的大部分。因此，需要一种用于监视LIDAR系统输出信号的频率的改进系统。

技术实现思路

[0005]一种LIDAR系统包括至少一个光学组件，该至少一个光学组件被配置为输出系统输出信号，该系统输出信号行进离开LIDAR系统并且可以被位于LIDAR系统外部的对象反射。LIDAR系统还包括被配置为控制系统输出信号的一个或多个过程变量的控制机构。控制机构使用电过程变量信号来控制过程变量。过程变量信号具有同相分量和正交分量。
附图说明
[0006]图1A是LIDAR系统示意图的顶视图，该LIDAR系统包括LIDAR芯片或由LIDAR芯片组成，该LIDAR芯片输出LIDAR输出信号并在公共波导上接收LIDAR输入信号。
[0007]图1B是LIDAR系统示意图的顶视图，该LIDAR系统包括LIDAR芯片或由LIDAR芯片组成，该LIDAR芯片输出LIDAR输出信号并在不同的波导上接收LIDAR输入信号。
[0008]图1C是LIDAR系统的另一个实施例的示意图的顶视图，该LIDAR系统包括LIDAR芯片或由LIDAR芯片组成，该LIDAR芯片输出LIDAR输出信号并在不同的波导上接收多个LIDAR输入信号。
[0009]图2是适用于图1B的LIDAR芯片的LIDAR适配器示例的顶视图。
[0010]图3是适用于图1C的LIDAR芯片的LIDAR适配器示例的顶视图。
[0011]图4是LIDAR系统示例的顶视图，该LIDAR系统包括在公共支撑件上的图1A的LIDAR芯片和图2的LIDAR适配器。
[0012]图5A图示了适用于LIDAR系统的处理组件示例。
[0013]图5B提供了适用于根据图5A构造的处理组件的电子设备示意图。
[0014]图5C是具有三角频率调谐的系统输出信号的频率对时间的曲线图。
[0015]图5D图示了适用于LIDAR系统的处理组件的另一个示例。
[0016]图5E提供了适用于根据图5D构造的处理组件的电子设备示意图。
[0017]图6A和图6B图示了用作在图1A至图1C上下文中公开的全部或部分控制组件的合适控制组件的示例。图6A图示了可以定位在LIDAR芯片上的光学组件和光传感器之间的接口。
[0018]图6B是可包括在LIDAR芯片上的电子设备和光传感器之间的关系的示意图。
[0019]图6C是示出同一时间轴上信号的同相和正交分量的振幅与系统输出信号的频率的曲线图。
[0020]图6D图示了适合在LIDAR系统的电子设备中使用的过程变量识别组件的一个示例。
[0021]图6E图示了适合在LIDAR系统的电子设备中使用的过程变量识别组件的另一个示例。
[0022]图7是LIDAR芯片的部分的横截面，该LIDAR芯片的该部分包括绝缘体上硅平台上的波导。
具体实施方式
[0023]一种LIDAR系统包括被配置为控制系统输出信号的过程变量的控制机构。在一些实例中，控制机构是控制回路，例如反馈控制回路。系统输出信号是光信号，其由LIDAR系统输出，并且然后在被位于LIDAR系统外部的对象反射后返回到LIDAR系统。然后，LIDAR系统可以使用反射光来生成对象的LIDAR数据。可由控制机构控制的过程变量的示例包括系统输出信号的频率和/或相位。
[0024]控制机构生成控制信号，该控制信号运送指示过程变量值的数据。控制信号由包括同相分量和正交分量的过程变量信号生成。过程变量信号由于来自不同频率的信号的贡献而产生差拍。相对于当过程变量信号仅包括同相分量时将产生的控制信号频率，正交分量的使用允许控制信号的频率增加。增加控制信号的频率降低了确定过程变量值所需的过程变量信号的拍频。在现有系统中，通过增加马赫
‑
曾德尔干涉仪中一个波导的长度来增加拍频。由于正交分量减小了所需的拍频，所以正交分量也减小了马赫
‑
曾德尔干涉仪中一个波导所需的长度。因此，正交分量可以减少由控制机构占据的LIDAR芯片上的空间量。
[0025]图1A是LIDAR芯片示意图的顶视图，该LIDAR芯片可以用作LIDAR系统，或可以包括在除LIDAR芯片外还包括组件的LIDAR系统中。LIDAR芯片可以包括光子集成电路（PIC），并且可以是光子集成电路芯片。LIDAR芯片包括光源4，其输出初步出射（outgoing）的LIDAR信号。合适的光源4包括但不限于半导体激光器，例如外腔激光器（ECL）、分布式反馈激光器（DFB）、离散模式（DM）激光器和分布式布拉格反射器激光器（DBR）。
[0026]LIDAR芯片包括效用波导12，该效用波导12接收来自光源4的出射LIDAR信号。效用
波导12终止于切面（facet）14，并将出射LIDAR信号运送到切面14。切面14可被定位为使得穿过切面14的出射LIDAR信号离开LIDAR芯片并用作LIDAR输出信号。例如，切面14可以定位在芯片的边缘处，从而穿过切面14的出射LIDAR信号离开芯片并用作LIDAR输出信号。在一些实例中，已经从LIDAR芯片离开的LIDAR输出信号的部分也可以被视为系统输出信号。作为示例，当来自LIDAR芯片的LIDAR输出信号的离开也是来自LIDAR系统的LIDAR输出信号的离开时，LIDAR输出信号也可以被视为系统输出信号。
[0027]LIDAR输出信号通过LIDAR系统所在大气中的自由空间行进离开LIDAR系统。LIDAR输出信号可以被LIDAR输出信号路径中的一个或多个对象反射。当LIDAR输出信号被反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种LIDAR系统，包括：至少一个光学组件，其被配置为输出系统输出信号，所述系统输出信号行进离开所述LIDAR系统并且能够被位于所述LIDAR系统外部的对象反射；以及控制机构，其被配置为控制系统输出信号的一个或多个过程变量，控制机构使用电过程变量信号来控制过程变量，过程变量信号包括同相分量和正交分量。2.根据权利要求1所述的系统，其中控制机构是控制回路。3.根据权利要求2所述的系统，其中控制回路是反馈控制回路。4.根据权利要求1所述的系统，其中控制机构被配置为将过程变量信号乘以包括同相分量和正交分量的本地信号。5.根据权利要求1所述的系统，其中系统输出信号和分接信号各自包括来自出射LIDAR信号的光，并且控制机构使用分接信号来确定系统输出信号的过程变量的值。6.根据权利要求5所述的系统，其中控制机构包括马赫
‑
曾德尔干涉仪，所述马赫
‑
曾德尔干涉仪接收分接信号并且被配置为从分接信号生成光学信号，所述光信号具有同相分量和正交分量。7.根据权利要求6所述的系统，其中马赫
‑
曾德尔干涉仪被配置为将来自分接信号的光分离到延迟波导和加速波导上，延迟波导的长度比加速波导的长度长不到100cm。8.根据权利要求1所述的系统，其中控制机构包括马赫
‑
曾德尔干涉仪，所述马赫
‑
曾德尔干涉仪被配置为生成光学信号，所述光学信号具有同相分量和正交分量。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：硅光芯片技术公司，
类型：发明
国别省市：