组合LIDAR系统的多个功能以支持车辆的操作技术方案

一种光检测和测距(LIDAR)系统包括半导体基板和设置在该半导体基板上的一个或多个光学组件。该一个或多个光学组件被配置成从激光源接收光束，其中该光束与本地振荡器(LO)信号相关联，将该光束划分成第一划分光束和第二划分光束，向光学器件发射该第一划分光束和该第二划分光束，从该光学器件接收与该第一划分光束相关联的第一反射束和与该第二划分光束相关联的第二反射束，并且将该第一反射束与LO信号配对并且将该第二反射束与LO信号配对。号配对并且将该第二反射束与LO信号配对。号配对并且将该第二反射束与LO信号配对。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】组合LIDAR系统的多个功能以支持车辆的操作
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年6月29日提交的美国专利申请No.16/915,404的权益和优先权，该申请现在作为美国专利No.10,948,600授权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]使用经常通过助记符LIDAR引用的激光器进行光检测和测距，有时还称作RADAR，的光学距离检测被用于从测高学到成像再到碰撞避免的各种应用。与诸如无线电波检测和测距(RADAR)的常规微波测距系统比，LIDAR利用更小的束尺寸提供更精细尺度的距离分辨率。光学距离检测能够利用包括下列的若干不同技术来实现：基于光脉冲到对象的往返行进时间的直接测距、基于发射的啁啾光信号与从对象散射的返回信号之间的频率差的啁啾检测、以及基于可与自然信号区分的单频相位变化序列的相位编码检测。

技术实现思路

[0004]本公开的各方面总体上涉及光学领域中的光检测和测距(LIDAR)，并且更具体地涉及用于组合LIDAR系统的多个功能以支持车辆操作的系统和方法。
[0005]这里公开的一个实施方式涉及一种LIDAR系统。该LIDAR系统包括一个或多个光学组件，该一个或多个光学组件被配置成接收由激光源生成的光束，其中，该光束与本地振荡器(LO)信号相关联。在一些实施方式中，该一个或多个光学组件被配置成将光束划分成第一划分光束和第二划分光束。在一些实施方式中，该一个或多个光学组件被配置成向光学器件发射第一划分光束和第二划分光束。在一些实施方式中，该一个或多个光学组件被配置成从光学器件接收与第一划分光束相关联的第一反射束和与第二划分光束相关联的第二反射束。在一些实施方式中，该一个或多个光学组件被配置成将第一反射束与LO信号配对并且将第二反射束与LO信号配对。
[0006]在另一方面中，本公开涉及一种组合光检测和测距(LIDAR)系统的多个功能的方法。在一些实施方式中，该方法包括接收由激光源生成的光束，其中，该光束与本地振荡器(LO)信号相关联。在一些实施方式中，该方法包括将光束划分成第一划分光束和第二划分光束。在一些实施方式中，该方法包括向光学器件发射第一划分光束和第二划分光束。在一些实施方式中，该方法包括从光学器件接收与第一划分光束相关联的第一反射束和与第二划分光束相关联的第二反射束。在一些实施方式中，该方法包括将第一反射束与LO信号配对并且将第二反射束与LO信号配对。
[0007]在另一方面中，本公开涉及一种光检测和测距(LIDAR)系统，该LIDAR系统包括：半导体基板；以及一个或多个光学组件，该一个或多个光学组件设置在半导体基板上。该一个或多个光学组件被配置成接收由激光源生成的光束，其中，该光束与本地振荡器(LO)信号相关联。该一个或多个光学组件被配置成将光束划分成第一划分光束和第二划分光束。该一个或多个光学组件被配置成向光学器件发射第一划分光束和第二划分光束。该一个或多个光学组件被配置成从光学器件接收与第一划分光束相关联的第一反射束和与第二划分
光束相关联的第二反射束。该一个或多个光学组件被配置成将第一反射束与LO信号配对并且将第二反射束与LO信号配对。
[0008]在一些实施方式中，该一个或多个光学组件被配置成接收由激光源或第二激光源生成的第二光束，其中，该第二光束与第二本地振荡器(LO)信号相关联。该一个或多个光学组件被配置成将第二光束划分成第三划分光束和第四划分光束。该一个或多个光学组件被配置成向光学器件发射第三划分光束和第四划分光束。该一个或多个光学组件被配置成从光学器件接收与第三划分光束相关联的第三反射束和与第四划分光束相关联的第四反射束。该一个或多个光学组件被配置成将第三反射束与第二LO信号配对并且将第四反射束与第二LO信号配对。
[0009]在一些实施方式中，该一个或多个光学组件被配置成接收LO信号，并且将LO信号划分成第一划分LO信号和第二划分LO信号。该一个或多个光学组件被配置成在LO输入处接收LO信号，其中，LO输入处的LO信号小于5毫瓦。
[0010]在一些实施方式中，该LIDAR系统包括第一光学检测器和第二光学检测器。该一个或多个光学组件被进一步配置成将第一划分LO信号和第一反射束提供给第一光学检测器，以使第一光学检测器根据第一划分LO信号和第一反射束生成第一电信号。该一个或多个光学组件被进一步配置成将第二划分LO信号和第二反射束提供给第二光学检测器，以使第二光学检测器根据第二划分LO信号和第二反射束生成第二电信号。与第一电信号和第二电信号相关联的信号串扰在1兆赫兹(MHz)和200MHz内小于或等于
‑
55分贝(dB)。
[0011]在一些实施方式中，第一光学检测器包括光电二极管对，该光电二极管对具有大于或等于30分贝(dB)的共模抑制比(CMRR)。第一光学检测器具有80千赫兹(kHz)与650兆赫兹(MHz)之间的3分贝带宽。第一光学检测器具有大于或等于0.9安培每瓦(A/W)的响应性。光束具有等于或基本上等于1550纳米的工作波长。
[0012]在一些实施方式中，该LIDAR系统包括跨阻抗放大器(TIA)，该TIA具有小于5x10
‑
12
瓦每平方根赫兹的峰值噪声等效功率(NEP)。第一光学检测器被配置成将第一电信号提供给TIA。在一些实施方式中，该LIDAR系统包括具有4千欧姆与25千欧姆之间的增益的跨阻抗放大器(TIA)。第一光学检测器被配置成将第一电信号提供给TIA。
[0013]在一些实施方式中，该LIDAR系统包括半导体基板。该半导体基板包括一个或多个光学组件。该半导体基板包括多个输出端，该多个输出端中的每一个与31.75微米与381微米之间的间距相关联。在一些实施方式中，光束具有1400纳米与1600纳米之间的操作波长。
[0014]在一些实施方式中，该LIDAR系统包括调制器，该调制器被配置成在一个或多个光学组件接收光束之前对光束进行调制。该调制器具有600兆赫(MHz)与1000(MHz)之间的调制带宽。在一些实施方式中，与第一反射束和第一划分光束相关联的信号串扰在1兆赫兹(MHz)和200MHz内小于或等于55分贝(dB)。在一些实施方式中，第一划分光束到第一反射束中的内部散射相对于Tx发射功率等于或小于
‑
66分贝(dB)。散射与被维持的极化相关联。在一些实施方式中，第一划分光束到第一反射束中的内部散射相对于Tx发射功率等于或小于
‑
84分贝(dB)。在一些实施方式中，散射与被翻转的极化相关联。在一些实施方式中，第一划分光束具有等于或小于33％的占空比。
[0015]在另一方面中，本公开涉及一种组合光检测和测距(LIDAR)系统的多个功能的方法。该方法包括由设置在半导体基板上的一个或多个光学组件接收由激光源生成的光束，
其中，该光束与本地振荡器(LO)信号相关联。该方法包括由一个或多个光学组件将光束划分成第一划分光束和第二划分光束。该方法包括由一个或多个光本文档来自技高网...

【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，包括半导体基板和被设置在所述半导体基板上的一个或多个光学组件，所述一个或者多个光学组件被配置成：从激光源接收光束，其中，所述光束与本地振荡器(LO)信号相关联；将所述光束划分成第一划分光束和第二划分光束；向光学器件发射所述第一划分光束和所述第二划分光束；从所述光学器件接收与所述第一划分光束相关联的第一反射束和与所述第二划分光束相关联的第二反射束；以及将所述第一反射束与所述LO信号配对并且将所述第二反射束与所述LO信号配对。2.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中，所述一个或者多个光学组件进一步被配置成：接收由所述激光源或第二激光源生成的第二光束，其中，所述第二光束与第二本地振荡器(LO)信号相关联；将所述第二光束划分成第三划分光束和第四划分光束；向所述光学器件发射所述第三划分光束和所述第四划分光束；从所述光学器件接收与所述第三划分光束相关联的第三反射束和与所述第四划分光束相关联的第四反射束；以及将所述第三反射束与所述第二LO信号配对并且将所述第四反射束与所述第二LO信号配对。3.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中，所述一个或多个光学组件进一步被配置成：接收所述LO信号；以及将所述LO信号划分成第一划分LO信号和第二划分LO信号。4.根据权利要求3所述的LIDAR系统，其中，所述一个或多个光学组件在LO输入处接收所述LO信号，其中，所述LO输入处的所述LO信号小于5毫瓦。5.根据权利要求3所述的LIDAR系统，进一步包括：第一光学检测器；以及第二光学检测器，其中，所述一个或多个光学组件进一步被配置成：将所述第一划分LO信号和所述第一反射束提供给所述第一光学检测器，以使所述第一光学检测器根据所述第一划分LO信号和所述第一反射束生成第一电信号；以及将所述第二划分LO信号和所述第二反射束提供给所述第二光学检测器，以使所述第二光学检测器根据所述第二划分LO信号和所述第二反射束生成第二电信号。6.根据权利要求5所述的LIDAR系统，其中，与所述第一电信号和所述第二电信号相关联的信号串扰在1兆赫兹(MHz)和200MHz内小于或等于
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55分贝(dB)。7.根据权利要求5所述的LIDAR系统，其中，所述第一光学检测器包括光电二极管对，所述光电二极管对具有大于或等于30分贝(...

【专利技术属性】
技术研发人员：泽布，
申请(专利权)人：欧若拉运营公司，
类型：发明
国别省市：