激光雷达芯片及激光雷达制造技术

本发明专利技术提供一种激光雷达芯片包括：衬底；n个激光传输通道，配置为传输n条探测光束，每一个激光传输通道具有一个光发射端，第i个激光传输通道的光发射端配置为发射第i条探测光束，所述n条探测光束遇到障碍物后分别反射产生n条反射光束，第i条探测光束对应第i条反射光束，其中n，i为正整数，且n≥1，1≤i≤n；以及n个激光探测通道，与所述n个激光传输通道一一对应，配置为传输所述n条反射光束，每一个激光探测通道具有一个光接收端，第i个激光探测通道的光接收端配置为接收第i条反射光束；所述n个激光传输通道和所述n个激光探测通道交替排布，所述n条激光传输通道中的至少一部分采用SiN波导，所述激光探测通道采用硅波导。所述激光探测通道采用硅波导。所述激光探测通道采用硅波导。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达芯片及激光雷达


[0001]本专利技术涉及激光雷达
，具体而言，涉及一种激光雷达芯片及激光雷达。

技术介绍

[0002]激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。激光雷达现在广泛部署在包括自动车辆在内的不同的场景中。激光雷达可以在扫描场景时主动估计到环境特征的距离及速度，并生成指示环境场景的三维形状的点位置云。激光雷达是广泛用于自动驾驶场景中的核心传感器之一，可以用于收集外部环境的三维信息。激光雷达按照探测机制，主要可以分成飞行时间(Time of Flight，ToF)和调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)这两种激光雷达。

技术实现思路

[0003]本专利技术一些实施例提供一种激光雷达芯片，所述激光雷达芯片包括：
[0004]衬底；
[0005]n个激光传输通道，设置在所述衬底上，配置为传输n条探测光束，每一个激光传输通道具有一个光发射端，第i个激光传输通道的光发射端配置为发射第i条探测光束，所述n条探测光束遇到障碍物后分别反射产生n条反射光束，第i条探测光束对应第i条反射光束，其中n，i为正整数，且n≥2，1≤i≤n；以及
[0006]n个激光探测通道，设置在所述衬底上，与所述n个激光传输通道一一对应，配置为传输所述n条反射光束，每一个激光探测通道具有一个光接收端，第i个激光探测通道的光接收端配置为接收第i条反射光束；
[0007]所述n个激光传输通道和所述n个激光探测通道交替排布，所述n条激光传输通道中的至少一部分采用SiN波导，所述激光探测通道采用硅波导。
[0008]在一种实施例中，第i个激光传输通道的光发射端和第i个激光探测通道的光接收端之间的距离与第i+1个激光传输通道的光发射端和第i+1个激光探测通道的光接收端之间的距离相等。
[0009]在一种实施例中，任意相邻两个激光传输通道的光发射端之间距离与任意相邻两个激光探测通道的光接收端之间的距离相等。
[0010]在一种实施例中，所述激光雷达芯片还包括：
[0011]接收端口，配置为接收激光；
[0012]分光器，配置为将所述激光分束为探测激光以及本振激光；
[0013]第一分束器，配设置在所述分光器与所述n个激光传输通道之间，配置为将所述探测激光分束为所述n条探测光束；以及
[0014]第二分束器，设置在所述分光器与所述n个激光探测通道之间，配置为将所述本振激光分束为n条本振子光束，所述n条本振子光束分别进入所述n个激光探测通道。
[0015]在一种实施例中，第i个激光探测通道中具有：
[0016]混频器，配置为接收第i条本振子光束以及第i条反射光束，并对第i条本振子光束以及第i条反射光束执行混频操作获得混频光束；以及
[0017]检测器，配置为接收所述混频光束并检测第i条本振子光束以及第i条反射光束之间的拍频以获得测定结果。
[0018]本公开提供一种激光雷达，所述激光雷达包括：
[0019]前述实施例所述的激光雷达芯片；
[0020]透镜组件，配置为对第i个传输通道的光发射端出射的探测光束执行准直并偏转，以及对第i条反射光束执行聚焦以耦合进入第i个激光探测通道的光接收端；以及
[0021]光束扫描引导装置，设置在所述透镜组件靠近所述障碍物一侧，配置为随着时间调整来自第i个传输通道的光发射端出射的第i条探测光束的出射方向以实现光束扫描。
[0022]在一些实施例中，所述透镜组件包括第一透镜组件，第i条探测光束为TE模式偏振光，第i条反射光束为TM模式偏振光，
[0023]所述激光雷达还包括偏振光束偏置器，所述偏振光束偏置器设置在所述第一透镜组件和所述激光雷达芯片之间，所述偏振光束偏置器配置为允许TM模式偏振光保持原方向通过，以及平移偏置经过所述偏振光束偏置器的TE模式偏振光，
[0024]第i个激光传输通道的光发射端沿平行于第一透镜组件的光轴的方向发射第i条探测光束，第i条探测光束经过所述偏振光束偏置器平移偏置后依次经过第一透镜组件、光束扫描引导装置到达所述障碍物形成第i条反射光束，第i条反射光束沿原光路返回至所述偏振光束偏置器，并保持原方向经过所述偏振光束偏置器平移偏振，第i条反射光束沿平行第一透镜组件的光轴的方向入射至第i个激光探测通道的光接收端。
[0025]在一些实施例中，第i个激光传输通道的光发射端与第i个激光探测通道的光接收端之间的距离基本上等于所述偏振光束偏置器对所述TE模式偏振光的偏置距离d，所述偏置距离d满足以下公式：
[0026][0027]d＝L
·
tan(α)
[0028]其中，L为偏振光束偏置器的厚度，α为偏振光束偏置器对所述TM模式偏振光的偏转角度，θ为偏振光束偏置器的光轴与波矢之间的角度，n
o
为TM模式偏振光在偏振光束偏置器中的折射率，n
e
为TE模式偏振光在偏振光束偏置器中的折射率。
[0029]在一些实施例中，第i个激光探测通道具有偏振旋转器，配置为将接收到的TM模式偏振光转换为TE模式偏振光。
[0030]在一些实施例中，所述激光雷达还包括：
[0031]激光光源，与所述激光雷达芯片对接，配置为产生激光。
[0032]本专利技术实施例的上述方案与相关技术相比，至少具有以下有益效果：
[0033]激光雷达芯片具有交替设置的激光传输通道以及激光探测通道，激光传输通道可以采用SiN波导，降低探测激光损耗，提高激光雷达的输出功率。具有上述激光雷达芯片的激光雷达中的，偏振光束偏置器可以设计的更小，实现激光雷达整体的小型化。
附图说明
[0034]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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。在附图中：
[0035]图1为本专利技术一些实施例提供的多通道激光雷达的结构示意图；
[0036]图2为本专利技术一些实施例中提供的接收芯片的结构示意图；
[0037]图3为本专利技术一些实施例提供的激光雷达的结构示意图；
[0038]图4为本专利技术一些实施例提供的激光雷达的结构示意图；
[0039]图5为本专利技术一些实施例提供的激光雷达的结构示意图；
[0040]图6为图5中激光雷达芯片的部分结构示意图；以及
[0041]图7为本专利技术提供的FWCW扫频方式的探测光束与接收光束的波形图。
具体实施方式
...

【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，所述激光雷达芯片包括：衬底；n个激光传输通道，设置在所述衬底上，配置为传输n条探测光束，每一个激光传输通道具有一个光发射端，第i个激光传输通道的光发射端配置为发射第i条探测光束，所述n条探测光束遇到障碍物后分别反射产生n条反射光束，第i条探测光束对应第i条反射光束，其中n，i为正整数，且n≥2，1≤i≤n；以及n个激光探测通道，设置在所述衬底上，与所述n个激光传输通道一一对应，配置为传输所述n条反射光束，每一个激光探测通道具有一个光接收端，第i个激光探测通道的光接收端配置为接收第i条反射光束；所述n个激光传输通道和所述n个激光探测通道交替排布，所述n条激光传输通道中的至少一部分采用SiN波导，所述激光探测通道采用硅波导。2.根据权利要求1所述的激光雷达芯片，其中，第i个激光传输通道的光发射端和第i个激光探测通道的光接收端之间的距离与第i+1个激光传输通道的光发射端和第i+1个激光探测通道的光接收端之间的距离相等。3.根据权利要求1所述的激光雷达芯片，其中，任意相邻两个激光传输通道的光发射端之间距离与任意相邻两个激光探测通道的光接收端之间的距离相等。4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光雷达芯片，其中，所述激光雷达芯片还包括：接收端口，配置为接收激光；分光器，配置为将所述激光分束为探测激光以及本振激光；第一分束器，配设置在所述分光器与所述n个激光传输通道之间，配置为将所述探测激光分束为所述n条探测光束；以及第二分束器，设置在所述分光器与所述n个激光探测通道之间，配置为将所述本振激光分束为n条本振子光束，所述n条本振子光束分别进入所述n个激光探测通道。5.根据权利要求1至3中任一项所述的激光雷达芯片，其中，第i个激光探测通道中具有：混频器，配置为接收第i条本振子光束以及第i条反射光束，并对第i条本振子光束以及第i条反射光束执行混频操作获得混频光束；以及检测器，配置为接收所述混频光束并检测第i条本振子光束以及第i条反射光束之间的拍频以获得测定结果。6.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括：权利要求1至5中任一项所述的激光雷达芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜国敏，孙天博，王云松，王俊，李植，孙杰，
申请(专利权)人：北京摩尔芯光半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：