端面耦合器、光芯片、激光雷达及可移动设备制造技术

本申请实施例公开了一种端面耦合器、光芯片、激光雷达及可移动设备，端面耦合器包括第一衬底、第一包层及传输波导组件，传输波导组件包括至少两传输波导，至少两传输波导包括第一传输波导及至少一第二传输波导，传输波导组件配置为可使第二传输波导传输的光信号以定向耦合的方式合束进入第一传输波导，传输波导组件配置为经由至少两传输波导的第一端接收光信号，以及经由第一传输波导的第二端输出光信号。本申请可以实现多波导输入及单波导输出，可以改善相关技术中需要通过压缩端面耦合器内的传输波导的接收端的宽度尺寸以提高端面耦合器的耦合效率的不足。面耦合器的耦合效率的不足。面耦合器的耦合效率的不足。

【技术实现步骤摘要】
端面耦合器、光芯片、激光雷达及可移动设备


[0001]本申请涉及激光探测
，尤其涉及一种端面耦合器、光芯片、激光雷达及可移动设备。

技术介绍

[0002]FMCW（Frequency Modulated Continuous Wave，调频连续波）激光雷达是一种基于线性调频光源和相干接收技术的高性能激光雷达，具有接收灵敏度高、抗环境光干扰等优点。相关技术中的FMCW激光雷达采用高集成度的硅光芯片实现光信号的收发，其需要将外部光源的输出光导入到硅光芯片上的发射波导，例如，将外部光源的输出光通过硅光芯片上的端面耦合器耦合到发射波导，而这需要解决外部光与硅光芯片上端面耦合器的高效耦合技术，耦合损耗过大会影响硅光芯片的发射光功率并最终影响测距能力，造成激光雷达的整体功耗过高。

技术实现思路

[0003]相关技术中，有通过提高光刻刻蚀工艺的精度和工艺控制水平，将硅光芯片上端面耦合器内的传输波导的接收端的宽度做小，以提高端面耦合器的耦合效率，然而，这种方式需要引进更高精度的光刻设备并优化工艺，对于设备成本与工艺的要求极高。
[0004]本申请实施例提供了一种端面耦合器、光芯片、激光雷达及可移动设备，用于改善相关技术中需要通过压缩硅光芯片上端面耦合器内的传输波导的接收端的宽度尺寸以提高端面耦合器的耦合效率的不足。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种端面耦合器，包括第一衬底、第一包层及传输波导组件，第一包层设置于所述第一衬底。传输波导组件嵌设于所述第一包层，所述传输波导组件包括至少两传输波导，所述传输波导具有沿第一方向相对设置的第一端及第二端，所述第一端为所述传输波导靠近所述端面耦合器的收光端的一端。所述至少两传输波导包括第一传输波导及至少一第二传输波导，沿所述端面耦合器的厚度方向观察，所述第一传输波导与所述第二传输波导沿第二方向相对设置。所述传输波导组件配置为可使所述第二传输波导传输的光信号以定向耦合的方式合束进入第一传输波导，所述传输波导组件配置为经由至少两所述传输波导的第一端接收光信号，以及经由所述第一传输波导的所述第二端输出光信号。其中，所述第一方向为自所述端面耦合器的收光端指向出光端所确定的方向，所述第一方向、所述第二方向与所述厚度方向中的任意两者相互垂直。
[0006]第二方面，本申请实施例提供了一种端面耦合器，包括第一衬底、第一包层及传输波导组件，第一包层设置于所述第一衬底。传输波导组件嵌设于所述第一包层，所述传输波导组件包括至少三传输波导及合束器，所述合束器为多模干涉耦合器，所述至少三传输波导包括至少两第二传输波导与第一传输波导，所述传输波导具有沿第一方向相对设置的第一端及第二端，所述第一端为所述传输波导靠近所述端面耦合器的收光端的一端。沿所述端面耦合器的厚度方向观察，各所述第二传输波导沿第二方向间隔设置。所述合束器具有
多个输入端及一个输出端，每一所述输入端连接一所述第二传输波导的所述第二端，所述输出端连接所述第一传输波导的所述第一端。所述传输波导组件配置为经由至少两所述第二传输波导的所述第一端接收光信号，以及经由所述第一传输波导的所述第二端输出光信号。其中，所述第一方向为自所述端面耦合器的收光端指向出光端所确定的方向，所述第一方向、所述第二方向与所述厚度方向中的任意两者相互垂直。
[0007]第三方面，本申请实施例提供了一种光芯片，所述光芯片包括上述的端面耦合器、衬底、包层及发射波导模块，所述端面耦合器接收来自所述光芯片之外的光信号，以使所述光信号进入所述光芯片。所述第一衬底为所述衬底的一部分；包层设于所述衬底，所述第一包层为所述包层的一部分；发射波导模块嵌设于所述包层，所述发射波导模块连接所述端面耦合器中所述第一传输波导的所述第二端，用于接收所述端面耦合器输出的光信号的至少部分并出射。
[0008]第四方面，本申请实施例提供了一种激光雷达，包括光源模组及上述的光芯片，光源模组用于生成光信号。光芯片用于经由所述端面耦合器接收所述光信号，并经由所述发射波导模块出射所述光信号的至少部分，以探测目标物体。
[0009]第五方面，本申请实施例提供了一种可移动设备，包括可移动的主体以及上述的激光雷达。
[0010]本申请的端面耦合器、光芯片、激光雷达及可移动设备，将端面耦合器内的传输波导组件设计成包括多个传输波导，且多个传输波导可以实现多波导输入及单波导输出，相较于相关技术中的单波导输入及单波导输出而言，可以提升端面耦合器在收光端的收光模场，进而提升端面耦合器在耦合外部光信号时的耦合效率。由于本申请提供的端面耦合器可以通过多波导输入及单波导的方式提升收光端的收光模场，因此可以改善相关技术中需要通过压缩端面耦合器内的传输波导的接收端的宽度尺寸以提高端面耦合器的耦合效率的不足。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
[0012]图1是本申请第一种实施例提供的端面耦合器的局部透视的结构示意图；图2是图1中M
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M方向的剖面结构示意图；图3是本申请第二种实施例提供的端面耦合器的局部透视的结构示意图；图4是本申请第三种实施例提供的端面耦合器的局部透视的结构示意图；图5是图4示出的端面耦合器中第一传输波导的结构示意图；图6是本申请第四种实施例提供的端面耦合器的局部透视的结构示意图；图7是本申请第五种实施例提供的端面耦合器的局部透视的结构示意图；图8是图7中N
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N方向的剖面结构示意图；图9是本申请第六种实施例提供的端面耦合器的局部透视的结构示意图；图10是本申请第七种实施例提供的端面耦合器的局部透视的结构示意图；
图11是本申请第八种实施例提供的端面耦合器的局部透视的结构示意图；图12是本申请第一种实施例提供的光芯片的结构示意图；图13是图12示出的光芯片应用于激光雷达时光调对准时的结构示意图；图14是本申请第二种实施例提供的光芯片的结构示意图；图15是本申请实施例提供的可移动设备的结构示意图；图16是本申请第九种实施例提供的端面耦合器的局部透视的结构示意图；图17是本申请第十种实施例提供的端面耦合器的局部透视的结构示意图；图18是本申请第十一种实施例提供的端面耦合器的局部透视的结构示意图。
[0013]附图标记说明：1、光芯片；2、激光雷达；100、可移动设备；110、主体；10、端面耦合器；11、第一衬底；111、凹槽；12、第一包层；121、主体部；122、第一连接部；123、第二连接部；1231、第一子部；1232、第二子部；1233、第一侧壁；1234、第二侧壁；1235、第三侧壁；1236、第四侧壁；124、第三连接部；125、通孔；13、传输波导组件；131、传输波导；131a、第一传输波导；131b、第二传输波导；1311、第一端；1312、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种端面耦合器，其特征在于，包括：第一衬底；第一包层，设置于所述第一衬底；以及传输波导组件，嵌设于所述第一包层，所述传输波导组件包括至少两传输波导，所述传输波导具有沿第一方向相对设置的第一端及第二端，所述第一端为所述传输波导靠近所述端面耦合器的收光端的一端，所述至少两传输波导包括第一传输波导及至少一第二传输波导，沿所述端面耦合器的厚度方向观察，所述第一传输波导与所述第二传输波导沿第二方向相对设置，所述传输波导组件配置为可使所述第二传输波导传输的光信号以定向耦合的方式合束进入第一传输波导，所述传输波导组件配置为经由至少两所述传输波导的第一端接收光信号，以及经由所述第一传输波导的所述第二端输出光信号；其中，所述第一方向为自所述端面耦合器的收光端指向出光端所确定的方向，所述第一方向、所述第二方向与所述厚度方向中的任意两者相互垂直。2.根据权利要求1所述的端面耦合器，其特征在于，所述第一传输波导包括第一耦合部，所述第二传输波导包括第二耦合部，沿所述厚度方向观察，所述第一耦合部与所述第二耦合部沿所述第二方向相对设置，所述第一耦合部与所述第二耦合部被配置为可使所述第二耦合部中的光信号以定向耦合的方式合束进入所述第一耦合部。3.根据权利要求2所述的端面耦合器，其特征在于：沿所述第一方向，所述第一耦合部的中心线与所述第二耦合部的中心线之间的间距逐渐减小；和/或，沿所述第一方向，所述第一耦合部的截面轮廓逐渐增大；和/或，沿所述第一方向，所述第二耦合部的截面轮廓逐渐减小。4.根据权利要求2所述的端面耦合器，其特征在于，沿所述厚度方向观察，所述第一传输波导的所述第一端与所述第二传输波导的所述第一端沿所述第二方向相对设置，所述第一传输波导的所述第二端超出所述第二传输波导的所述第二端设置；所述传输波导组件被配置为经由所述第一传输波导的所述第一端及所述第二传输波导的所述第一端共同接收光信号，经由所述第一传输波导的所述第二端输出所述光信号。5.根据权利要求4所述的端面耦合器，其特征在于，所述第一传输波导还包括第一传输部，所述第一传输部位于所述第一耦合部的光路上游，所述第一传输部背离所述第一耦合部的一端为所述第一传输波导的所述第一端；所述第二传输波导还包括第二传输部，沿所述厚度方向观察，所述第二传输部与所述第一传输部沿所述第二方向相对设置，所述第二传输部位于所述第二耦合部的光路上游，所述第二传输部背离所述第二耦合部的一端为所述第二传输波导的所述第一端。6.根据权利要求5所述的端面耦合器，其特征在于：沿所述第一方向，所述第一传输部的中心线与所述第二传输部的中心线之间的间距保持不变或逐渐减小；和/或，沿所述第一方向，所述第一传输部的截面轮廓逐渐增大；和/或，沿所述第一方向，所述第二传输部的截面轮廓逐渐增大。7.根据权利要求2所述的端面耦合器，其特征在于，所述传输波导组件包括两所述第二传输波导，两所述第二传输波导分别设于所述第一传输波导的两侧。8.根据权利要求2所述的端面耦合器，其特征在于，所述至少两传输波导包括所述第一
传输波导与至少两所述第二传输波导，沿所述第一方向，所述第二传输波导的所述第一端超出所述第一传输波导的所述第一端设置，所述第一传输波导的所述第一端位于两所述第二传输波导之间，所述第一传输波导的所述第二端超出所述第二传输波导的所述第二端设置；所述传输波导组件被配置为经由各所述第二传输波导的所述第一端共同接收光信号，经由所述第一传输波导的所述第二端输出所述光信号。9.根据权利要求8所述的端面耦合器，其特征在于，所述至少两传输波导包括所述第一传输波导与两所述第二传输波导；所述第一传输波导包括位于两所述第二传输波导之间的所述第一耦合部以及超出所述第二传输波导设置且位于所述第一耦合部的光路下游的输出部；所述第二传输波导包括所述第二耦合部与第二传输部，沿所述厚度方向观察，所述第二耦合部与所述第一耦合部沿所述第二方向相对设置，所述第二传输部连接于所述第二耦合部的光路上游，所述第二传输部背离所述第二耦合部的一端为所述第二传输波导的所述第一端；所述第二传输部包括第一部分与第二部分，所述第二部分的两端分别与所述第一部分以及所述第二耦合部连接，沿所述第一方向，两所述第一部分的中心线之间的间距保持不变，两所述第二部分的中心线之间的间距逐渐减小；沿所述第一方向，所述第一部分的截面轮廓逐渐增大。10.根据权利要求1至9中任一项所述的端面耦合器，其特征在于，所述至少两传输波导中接收光信号的所述第一端包括第一光栅部及第二光栅部，所述第一光栅部位于所述第二光栅部的光路上游；所述第一光栅部包括沿所述第一方向间隔设置的多个第一光栅单元，沿所述第一方向，各所述第一光栅单元的截面轮廓之间逐渐增大；所述第二光栅部包括沿所述第一方向间隔设置的多个第二光栅单元及连接于相邻两所述第二光栅单元之间的连接部，沿所述第一方向，任意相邻的两个所述第二光栅单元的截面轮廓相同，沿所述第一方向，所述连接部的截面轮廓之间逐渐增大，位于下游的所述连接部的初始宽度大于位于上游的所述连接部的初始宽度。11.根据权利要求1所述的端面耦合器，其特征在于，所述第一包层包括：主体部；两第一连接部，连接于所述主体部，且沿所述第一方向延伸，沿所述厚度方向观察，两所述第一连接部沿所述第二方向相对设置；以及第二连接部，连接于所述主体部，且沿所述第一方向延伸，所述第二连接部位于两所述第一连接部之间，所述第二连接部背离所述主体部的一端为所述收光端；所述传输波导组件嵌设于所述第二连接部与所述主体部。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王皓，董鹏辉，廖佳文，
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：