光电系统技术方案

本申请涉及一种光电系统(100)，所述光电系统包括衬底(210)；至少一个光电探测单元(140)，其至少部分地设置于衬底(210)上用于探测信号光(174)；至少一个光波导(230)，其至少部分地设置于衬底(210)上，所述至少一个光波导(230)中的每一个光波导连接至所述至少一个光电探测单元(140)中的一个光电探测单元，以输入本振光(173)；和至少一个电子输出端口(240)，其连接到至少一个光电探测单元(140)，以传输所述至少一个光电探测单元(140)发出的至少一个电子输出信号，其中所述至少一个电子输出信号与所述信号光(174)和所述本振光(173)相关联。(173)相关联。(173)相关联。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电系统


[0001]本申请涉及激光雷达技术。具体地，本申请涉及相干闪光激光雷达。

技术介绍

[0002]激光雷达(Lidar)是指“光探测和测距”(light detection and ranging)。这是一种测量方法，用于通过用激光照射目标并测量激光与反射信号光的返回时间和波长的差值来测量激光雷达与目标之间的距离。目前，激光雷达广泛用于制作物体的3D图像。
[0003]目前，大多数激光雷达都使用飞行时间(Time of Flight，TOF)技术，这是一种基于激光发射与激光返回至激光雷达之间的时间差Δt，利用固定波长的激光脉冲来测量激光雷达与目标之间距离的方法。有鉴于此，激光雷达需要通过一束或多束激光束扫描目标所在的视场。该技术需要采用一个旋转部件，从而通过激光束扫描视场。由于存在旋转部分且3D图像是逐点测量的，3D图像的获取速度较慢。
[0004]或者，激光雷达可以通过单个光源发射单个脉冲照亮视场，就像相机一样，只不过拍摄的是距离而非色彩。这类激光雷达称为闪光激光雷达。然而，由于返回的脉冲较弱和进行探测的电子器件的带宽较宽，TOF闪光激光雷达容易被噪声影响，并且在测量Δt时，触及阈值会引起误差。因此，TOF闪光激光雷达无法实现远距离信号探测。
[0005]因此，为了解决上述技术问题，需要设计一种固态闪光激光雷达，从而能够进行远距离信号探测，同时免受噪声影响。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本申请提供了一种将多个光电探测器集成在芯片上的光电系统。采用了调频连续波技术，将反射信号光和与信号光相干的本振光输入到所述芯片中，所述光电系统可以进行远距离信号探测而仅仅引起较低的噪声。
[0007]根据本申请的一个方面，所述光电系统可以包括衬底；至少一个光电探测单元，至少部分地设置于衬底上用于探测信号光；至少一个光波导，至少部分地设置于衬底上，所述至少一个光波导中的每一个光波导连接至所述至少一个光电探测单元中的一个光电探测单元，以输入本振光；和至少一个电子输出端口，连接到至少一个光电探测单元，以传输所述至少一个光电探测单元发出的至少一个电子输出信号，其中所述至少一个电子输出信号与所述信号光和所述本振光相关联。
[0008]根据一些实施例，所述至少一个光电探测单元中的每一个光电探测单元都是通过光电技术(例如，磷化铟、InGaAs等)或集成电路技术中的至少一种来生产。
[0009]根据一些实施例，所述至少一个光电探测单元中的每一个光电探测单元包括至少一个平衡式光电探测器。
[0010]根据一些实施例，所述至少一个平衡式光电探测器包括：第一光输入接口，设置于所述衬底上并连接至所述光波导，以从所述光波导接收所述本振光；第二光输入接口，设置于所述衬底上，以接受信号光；光耦合单元，设置于所述衬底上，连接至所述第一光输入接
口与所述第二光输入接口，其中，所述光耦合单元耦合所述本振光和所述信号光以产生第一干涉光与第二干涉光；第一光输出接口，连接至所述光耦合单元，以输出所述第一干涉光；和第二光输出接口，连接至所述光耦合单元，以输出所述第二干涉光。
[0011]根据一些实施例，所述至少一个平衡式光电探测器还包括：第一光电探测器，用于接收所述第一干涉光并将所述第一干涉光转换为第一电流；第二光电探测器，用于接收所述第二干涉光并将所述第二干涉光转换为第二电流；和电流汇流器，连接至：所述第一光电探测器，从而接收所述第一电流；所述第二光电探测器，从而接收所述第二电流；和所述至少一个电子输出端口中的一个电子输出端口；其中，各所述电流汇流器合并所述第一电流和所述第二电流，以形成所述至少一个电子输出信号。
[0012]根据一些实施例，所述电流汇流器包括至少一个放大器。
[0013]根据一些实施例，所述第二光输入接口包括至少一个微型光学透镜，用于将所述信号光聚焦至所述光耦合单元。
[0014]根据一些实施例，所述本振光与所述信号光相干。
[0015]根据一些实施例，所述本振光包括调制光波。
[0016]根据一些实施例，所述调制光波为调频连续波。
[0017]根据一些实施例，所述调制光波是调幅连续波或调相连续波中的至少一种。
[0018]根据一些实施例，所述至少一个光波导中的每一个光波导用于补偿相对于参考相位存在相位差的所述本振光。
[0019]根据一些实施例，所述至少一个光波导包括移相单元，用于补偿相对于所述参考相位存在相位差的所述本振光。
[0020]根据一些实施例，所述至少一个光波导通过光路长度补偿来补偿存在所述相位差的所述本振光。
[0021]根据一些实施例，所述至少一个光波导用于通过折射率补偿来补偿存在所述相位差的所述本振光。
[0022]根据一些实施例，所述光电系统还包括用于发射源光的光源。
[0023]根据一些实施例，所述光电系统还包括分束器，用于接收所述源光并将所述源光分成发射信号光和所述本振光。
[0024]根据一些实施例，所述信号光是目标物体反射回的所述发射信号光。
[0025]根据一些实施例，所述光电系统还包括光发射端口，用于发射所述发射信号光。
[0026]根据一些实施例，所述光发射端口包括漫射器，用于接收所述发射光束并将所述发射光束漫射到目标物体。
附图说明
[0027]将采用示例性实施例进一步描述本申请。从而使得当结合附图阅读时，通过以下详细描述可以更加清晰地理解本申请的实施例的上述和其他方面。
[0028]图1A示出了根据本申请的实施例的光学探测系统；
[0029]图1B示出了根据本申请的实施例的锯齿波调频信号；
[0030]图2A示出了根据本申请的实施例的光电探测器组件的结构；
[0031]图2B示出了根据本申请的实施例的设置于衬底上的平板光波导的结构；
[0032]图2C示出了根据本申请的实施例的平衡式光电探测器单元的示意图；和
[0033]图2D示出了根据本申请的实施例的光接收孔的示意图。
具体实施方式
[0034]以下描述是为了使本领域的任何技术人员能够制作和使用本申请，并且是在特定用途及其要求的背景下提供。对所公开的实施例所做的各种修改应易于由本领域技术人员理解，并且在不脱离本申请的精神和范围的前提下，本文定义的一般原理可以应用于其他实施例和用途。因此，本申请不仅仅限于所示的实施例，而是遵从和权利要求一致的最广范围。
[0035]本文中所使用的术语仅用于描述特定示例性实施例，而非用于设置限制。本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“所述”也可以旨在包括复数形式，除非本文另行明确说明。还应理解，本说明书中所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”和/或“含有”表示存在所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或及其组合。用于描述两个元素之间的相对位置的术语，例如“之中”、“之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光电系统，其特征在于，包括：衬底；至少一个光电探测单元，至少部分地设置于衬底上用于探测信号光；至少一个光波导，至少部分地设置于衬底上，所述至少一个光波导中的每一个光波导连接至所述至少一个光电探测单元中的一个光电探测单元，以输入本振光；和至少一个电子输出端口，连接到至少一个光电探测单元，以传输所述至少一个光电探测单元发出的至少一个电子输出信号，其中所述至少一个电子输出信号与所述信号光和所述本振光相关联。2.根据权利要求1所述的光电系统，其特征在于，所述至少一个光电探测单元中的每一个光电探测单元都是通过光电技术(例如，磷化铟、InGaAs等)或集成电路技术中的至少一种来生产的。3.根据权利要求1所述的光电系统，其特征在于，所述至少一个光电探测单元中的每一个光电探测单元包括至少一个平衡式光电探测器。4.根据权利要求3所述的光电系统，其特征在于，所述至少一个平衡式光电探测器包括：第一光输入接口，设置于所述衬底上并连接至所述光波导，以从所述光波导接收所述本振光；第二光输入接口，设置于所述衬底上，以接收所述信号光；光耦合单元，设置于所述衬底上，连接至所述第一光输入接口与所述第二光输入接口，其中，所述光耦合单元耦合所述本振光和所述信号光以产生第一干涉光与第二干涉光；第一光输出接口，连接至所述光耦合单元，以输出所述第一干涉光；和第二光输出接口，连接至所述光耦合单元，以输出所述第二干涉光。5.根据权利要求4所述的光电系统，其特征在于，所述至少一个平衡式光电探测器还包括：第一光电探测器，用于接收所述第一干涉光并将所述第一干涉光转换为第一电流；第二光电探测器，用于接收所述第二干涉光并将所述第二干涉光转换为第二电流；和电流汇流器，连接至：所述第一光电探测器，从而接收所述第一电流；所述第二光电探测器，从而接收所述第二电流；和所述至少一个电子输出端口中的一个电子输出端口；其中，各所述电流汇流器合并所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：任亚林，刘乐天，
申请(专利权)人：深圳市速腾聚创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：