具有主动偏振控制的LIDAR像素制造技术

一种光检测和测距(Light Detection and Ranging，LIDAR)像素，其包括偏振控制器、光栅耦合器和光学混合器。该偏振控制器包括移相器，该移相器设置偏振控制器的第一臂和偏振控制器的第二臂中的光的相位。制器的第二臂中的光的相位。制器的第二臂中的光的相位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有主动偏振控制的LIDAR像素
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2021年6月10日提交的美国非临时申请17/344,386的优先权，其要求2020年6月12日提交的美国临时申请63/038,452的优先权。申请17/344,386和63/038,452以引用的方式并入到本文中。


[0003]本公开总体上涉及成像，并且特别地涉及LIDAR(Light Detection and Ranging，光检测和测距)。

技术介绍

[0004]调频连续波(FMCW)LIDAR通过将调频准直光束指向目标，直接测量对象的范围和速度。目标的范围和速度信息都能够从FMCW LIDAR信号导出。期望提高LIDAR信号精度的设计和技术。
[0005]汽车工业目前正在开发用于在某些情况下控制车辆的自动特征。根据SAE国际标准J3016，存在从0级(无自主性)到5级(车辆能够在所有条件下无需操作者输入而操作)的6个自主性级别。具有自动特征的车辆利用传感器来感测车辆导航通过的环境。获取和处理来自传感器的数据允许车辆行驶的环境。自动驾驶车辆可以包括用于感测其环境的一个或多个FMCW LIDAR设备。

技术实现思路

[0006]本公开的实施方式包括光检测和测距(LIDAR)系统，该LIDAR系统包括激光器、分束器、偏振控制器和双偏振光栅耦合器。激光器被配置成生成光。分束器被配置成将光分束成多个光。偏振控制器被配置成接收多个分束光中的第一分束光。偏振控制器包括第一臂和第二臂。第一臂包括第一移相器和第二移相器，第一移相器和第二移相器被配置成受控制以设置第一臂相对于第二臂的相位。光栅耦合器包括第一端口和第二端口，第一端口接收来自第一臂的光，第二端口被配置成接收来自第二臂的光。双偏振光栅耦合器被配置成将来自第一端口的光耦合成具有第一偏振取向的第一光束。双偏振光栅耦合器被配置成将来自第二臂的光耦合成具有第二偏振取向的第二光束。
[0007]在实施方式中，LIDAR系统还包括光学混合器，该光学混合器被配置为接收多个分束光中的第二光。双偏振光栅耦合器被配置成将具有第一偏振取向的反射光耦合到第一臂中，并且被配置成将具有第二偏振取向的反射光耦合到第二臂中。光学混合器可以被配置成响应于反射光和第二光而输出输出信号。
[0008]在实施方式中，LIDAR系统还包括分束器，该分束器被配置为向偏振控制器提供分束光的第一部分。分束器还被配置成向光学混合器提供第二光。
[0009]在实施方式中，LIDAR系统还包括第一级和第二级。第一级包括第一2
×
2分束器和第一移相器。第一2
×
2分束器连接到互连，该互连馈入光学混合器。第二级包括第二2
×
2分
束器和第二移相器。
[0010]在实施方式中，双偏振光栅耦合器的第一端口光学耦合至第二移相器。
[0011]在实施方式中，具有第二偏振取向的第二光束与第一偏振取向正交。
[0012]本公开的实施方式包括一种用于自动驾驶车辆的系统，该系统包括耦合至LIDAR处理引擎的主动偏振控制相干像素阵列。主动偏振控制相干像素阵列中的像素包括偏振控制器和双偏振光栅耦合器。偏振控制器包括第一臂和第二臂。第一臂包括第一移相器和第二移相器，能够控制第一移相器和第二移相器来设置第一臂相对于第二臂的相位。双偏振光栅耦合器包括第一端口和第二端口，第一端口接收来自第一臂的光，第二端口被配置成接收来自第二臂的光。双偏振光栅耦合器被配置成将来自第一端口的光耦合成具有第一偏振取向的第一光束。双偏振光栅耦合器被配置成将来自第二臂的光耦合成具有第二偏振取向的第二光束。
[0013]在实施方式中，主动偏振控制相干像素阵列中的像素包括光学混合器，该光学混合器被配置成接收第二光。双偏振光栅耦合器被配置成将具有第一偏振取向的反射光耦合到第一臂中，并且被配置成将具有第二偏振取向的反射光耦合到第二臂中。光学混合器被配置成响应于反射光和分束光的剩余部分而输出输出信号。
[0014]在实施方式中，主动偏振控制相干像素阵列中的像素包括分束器，该分束器配置成向偏振控制器提供分束光的第一部分。分束器还被配置成将分束光的剩余部分提供给光学混合器。
[0015]在实施方式中，双偏振光栅耦合器的第一端口光学耦合至第二移相器。
[0016]本公开的一种实施方式包括一种用于自动驾驶车辆的自动驾驶车辆系统，该自动驾驶车辆系统包括LIDAR像素和一个或多个处理器。LIDAR像素包括偏振控制器、光栅耦合器和光学混合器。偏振控制器被配置成接收分束光的第一部分。偏振控制器包括第一臂和第二臂。偏振控制器的移相器设置在第一臂中传播的第一光相对于在第二臂中传播的第二光的相位。光栅耦合器被配置成响应于接收第一光和第二光而输出输出光束。光栅耦合器被配置成接收输出光束的反射光束。光学混合器被配置成响应于接收分束光的剩余部分和反射光束而输出差拍信号。一个或多个处理器被配置成响应于从像素接收到差拍信号而控制移相器。
[0017]在实施方式中，光栅耦合器为双偏振光栅耦合器，该双偏振光栅耦合器被配置成将来自第一臂的第一光耦合成具有第一偏振取向的第一光束。双偏振光栅耦合器被配置成将来自第二臂的第二光耦合成具有第二偏振取向的第二光束，该第二偏振取向与第一偏振取向正交。
[0018]在实施方式中，一个或多个处理器控制移相器以增加差拍信号的信号电平。
[0019]在实施方式中，一个或多个处理器控制移相器，以最大化差拍信号的信号电平。
[0020]在实施方式中，用于自动驾驶车辆的系统包括控制系统，该控制系统被配置为响应于差拍信号而控制自动驾驶车辆的动力传动系统。
[0021]在实施方式中，输出光束为红外输出光束。
[0022]在实施方式中，用于自动驾驶车辆的系统包括分束器，该分束器被配置成向偏振控制器提供分束光的第一部分。分束器还被配置成将分束光的剩余部分提供给光学混合器。
[0023]在实施方式中，偏振控制器包括第二移相器。
[0024]在实施方式中，偏振控制器包括第一级和第二级。第一级包括第一2
×
2分束器和移相器。第一2
×
2分束器连接到互连，该互连馈入光学混合器。第二级包括第二2
×
2分束器和第二移相器。
[0025]在实施方式中，光栅耦合器的第一端口光学耦合到第二移相器。
附图说明
[0026]本专利技术的非限制性和非穷尽性实施方式参考以下附图进行描述，其中除非另有说明，否则在各个视图中相似的附图标记指代相似的部件。
[0027]图1A图示了根据本公开的实施方式的包括具有主动偏振控制的LIDAR像素的示例LIDAR设备。
[0028]图1B图示了根据本公开的实施方式的包括用于主动偏振控制的第一移相器和第二移相器的示例LIDAR像素。
[0029]图2展示了根据本公开的实施方式，如何能够将多于一个具有主动偏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光检测和测距(LIDAR)系统，包括：激光器，所述激光器被配置成生成光；分束器，所述分束器被配置成将所述光分束成多个分束光；偏振控制器，所述偏振控制器被配置成接收所述多个分束光中的第一分束光，所述偏振控制器包括第一臂和第二臂，其中，所述第一臂包括第一移相器和第二移相器，所述第一移相器和第二移相器被配置成受控制以设置穿过所述第一臂的光相对于所述第二臂的相位；以及双偏振光栅耦合器，所述双偏振光栅耦合器包括第一端口和第二端口，所述第一端口接收来自所述第一臂的光，所述第二端口被配置成接收来自所述第二臂的光，其中，所述双偏振光栅耦合器被配置成将来自所述第一端口的光耦合至具有第一偏振取向的第一光束中，并且其中，所述双偏振光栅耦合器被配置成将来自所述第二臂的所述光耦合至具有第二偏振取向的第二光束中。2.根据权利要求1所述的LIDAR系统，还包括：光学混合器，所述光学混合器被配置成接收所述多个分束光中的第二光，其中，所述双偏振光栅耦合器被配置成将具有所述第一偏振取向的反射光耦合到所述第一臂中，并且被配置成将具有所述第二偏振取向的所述反射光耦合到所述第二臂中，并且其中，光学混合器被配置成响应于所述反射光和所述第二光而将输出信号进行输出。3.根据权利要求2所述的LIDAR系统，其中，所述分束器被配置为向所述光学混合器提供所述第二光。4.根据权利要求2所述的LIDAR系统，其中，所述偏振控制器包括：第一级，所述第一级包括第一2
×
2分束器和所述第一移相器，其中，所述第一2
×
2分束器连接到互连，所述互连馈入所述光学混合器；以及第二级，所述第二级包括第二2
×
2分束器和所述第二移相器。5.根据权利要求2所述的LIDAR系统，其中，所述反射光是从目标反射的。6.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中，所述双偏振光栅耦合器的所述第一端口被光学耦合到所述第二移相器。7.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中，具有所述第二偏振取向的所述第二光束与所述第一偏振取向正交。8.一种用于自动驾驶车辆的自动驾驶车辆控制系统，所述系统包括：光检测和测距(LIDAR)处理引擎；以及主动偏振控制相干像素阵列，所述主动偏振控制相干像素阵列被耦合到所述LIDAR处理引擎，其中，所述主动偏振控制相干像素阵列中的像素包括：偏振控制器，所述偏振控制器包括第一臂和第二臂，其中，所述第一臂包括第一移相器和第二移相器，所述第一移相器和所述第二移相器能够被控制以设置所述第一臂相对于所述第二臂的相位；以及双偏振光栅耦合器，所述双偏振光栅耦合器...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁，
申请(专利权)人：我们科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：