循环器在激光雷达系统中的使用技术方案

激光雷达系统具有输出多个不同的发出循环器信号的循环器。循环器接收多个不同的循环器返回信号。每个循环器返回信号包括被包括在发出循环器信号中的一个中并被位于激光雷达系统外部的一个或多个物体反射的光。循环器配置成输出多个循环器输出信号，每个循环器输出信号包括来自循环器返回信号中的一个的光。激光雷达系统还包括使用循环器输出信号来生成一个或多个激光雷达数据结果的电子器件。激光雷达数据结果选自由激光雷达系统与一个或多个物体之间的距离和径向速度组成的组。个物体之间的距离和径向速度组成的组。个物体之间的距离和径向速度组成的组。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】循环器在激光雷达系统中的使用
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2021年3月13日提交的、名称为“处理公共循环器中的多个通道的激光雷达系统(LIDAR System Processing Multiple Channels in a Common Circulator)”的美国临时专利申请序列号63/160,796的权益，并且本申请是2021年4月2日提交的、名称为“循环器在激光雷达系统中的使用(Use of Circulator in Lidar System)”的美国专利申请序列号17/221,770的继续申请，上述申请的每一个整体并入本文。


[0003]本专利技术涉及光学装置。特别地，本专利技术涉及激光雷达系统。

技术介绍

[0004]对激光雷达系统的性能的要求正在增加。特别地，许多激光雷达系统应用需要增加激光雷达系统的分辨率和/或增加激光雷达系统的视场。满足这些需求的一种方法是增加由激光雷达系统输出的激光雷达信号的数量。然而，当前的激光雷达系统利用光学循环器来将入射光信号与出射光信号分离。增加从激光雷达系统输出的激光雷达信号的数量通常需要增加循环器的数量和/或与循环器关联的部件的数量。循环器和关联部件的数量的该增加可能不期望地增加激光雷达系统的复杂性和/或成本。因此，需要可以满足不断增长的性能需求的激光雷达系统。

技术实现思路

[0005]激光雷达系统具有输出多个不同的发出循环器信号的循环器。循环器接收多个不同的循环器返回信号。每个循环器返回信号包括被包括在发出循环器信号中的一个中并被位于激光雷达系统外部的一个或多个物体反射的光。循环器配置成输出多个循环器输出信号，每个循环器输出信号包括来自循环器返回信号中的一个的光。激光雷达系统还包括使用循环器输出信号来生成一个或多个激光雷达数据结果的电子器件。激光雷达数据结果选自由激光雷达系统与一个或多个物体之间的距离和径向速度组成的组。
[0006]在一些情况下，循环器输出信号的一部分是第一循环器输出信号，并且循环器输出信号的一部分是第二循环器输出信号。第一循环器输出信号主要包括由一个或多个物体反射的处于第一偏振态的光。第二循环器输出信号主要包括由一个或多个物体反射的处于第二偏振态的光。另外，循环器输出信号包括多对。每对循环器输出信号包括第一循环器输出信号中的一个和第二循环器输出信号中的一个。每对中包括的第一循环器输出信号和第二循环器输出信号都主要包括来自相同循环器返回信号的光。
[0007]激光雷达系统的另一实施例配置成将系统输出信号引导到视场中的多个不同样本区域。激光雷达系统配置成生成每个样本区域的激光雷达数据。每个样本区域的激光雷达数据指示激光雷达系统与样本区域中的物体之间的距离和/或径向速度。激光雷达系统包括多个波导，所述波导均配置成接收包括来自系统输出信号的光的光信号。接收光信号
的波导取决于激光雷达系统与物体之间的距离。
附图说明
[0008]图1是适合与激光雷达适配器一起使用的激光雷达芯片的俯视图。
[0009]图2是适合与激光雷达适配器一起使用的激光雷达芯片的俯视图。
[0010]图3A是具有与激光雷达芯片光学通信的激光雷达适配器的激光雷达系统的一部分的俯视图。示出了光信号承载通道C2从激光雷达芯片行进、通过激光雷达适配器并且然后离开激光雷达系统的路径。
[0011]图3B是图3A的激光雷达系统。示出了光信号承载通道C2从激光雷达系统的外部行进、通过激光雷达适配器并且进入激光雷达芯片的路径。
[0012]图3C是图3A的激光雷达系统。示出了光信号承载通道C3行进通过激光雷达系统的路径。
[0013]图4是在公共支撑件上包括图2的激光雷达芯片和电子器件以及图3的激光雷达适配器的激光雷达系统的俯视图。
[0014]图5A示出了适合与图1的激光雷达芯片一起使用的处理部件的示例。
[0015]图5B提供了适合与根据图5A构造的处理部件一起使用的电子器件的示意图。
[0016]图5C是激光雷达输出信号的频率与时间的曲线图。
[0017]图6A是激光雷达芯片的俯视图。
[0018]图6B是包括图6A的激光雷达芯片的激光雷达系统的俯视图。激光雷达系统包括多个波导，所述波导均配置成接收光信号，并且接收光信号的波导响应于激光雷达系统与位于激光雷达系统外部的物体之间的距离的变化而变化。
[0019]图6C是包括多个波导的激光雷达系统的俯视图，所述波导均配置成接收光信号，并且接收光信号的波导响应于激光雷达系统与位于激光雷达系统外部的物体之间的距离的变化而变化。
[0020]图7是由绝缘体上硅晶片构成的芯片的一部分的横截面。
具体实施方式
[0021]激光雷达系统可以配置成同时输出均承载不同通道的多个不同系统输出信号。来自系统输出信号的光可以被位于系统外部的物体反射，并且可以在系统返回信号中返回到激光雷达系统。激光雷达系统包括循环器。在系统输出信号从激光雷达系统离开之前，系统输出信号中的光通穿过循环器。另外，在系统返回信号返回到激光雷达系统之后，来自系统返回信号的光穿过循环器。由于多个系统输出信号的光和来自多个系统返回信号的光由相同的循环器处理，因此增加从激光雷达系统发射的系统输出信号的数量不需要额外的循环器。
[0022]此外，循环器可以考虑由位于激光雷达系统外部的物体反射的光的偏振态的变化。例如，承载以第一偏振态反射的光的信号可以在一个端口处从循环器离开，并且承载以第二偏振态反射的光的信号可以在第二端口处从循环器离开。因此，激光雷达系统可以考虑处于不同偏振态的光信号。单个循环器输出增加数量的系统输出信号同时还考虑不同偏振态的能力允许增加激光雷达系统的性能，而不会显著增加成本或复杂性。
[0023]图1是包括芯片部件9的激光雷达芯片8的俯视图。激光雷达芯片可以包括光子集成电路(PIC)并且可以是光子集成电路(PIC)芯片。芯片部件9包括输出光源输出信号的光源10。光源输出信号可以是均可以由PC
j
表示的一个或多个初步通道，其中j是具有从1到N的整数值的初步通道索引。每个初步通道(PC
j
)与不同的波长关联。
[0024]当光源输出信号要承载单个初步通道时，合适的光源10包括但不限于单通道激光器，例如单通道半导体激光器。当光源输出信号要承载多个初步通道(PC
j
)时，合适的光源10包括但不限于多通道激光器，例如产生波长梳的半导体激光器。替代地，当光源输出信号要承载多个初步通道时，光源10可以包括多个不同的激光器，并且可以组合激光器的输出以形成光源输出信号。
[0025]芯片部件9包括接收来自光源10的光源输出信号的源波导11。源波导11将光源输出信号运载到分离器12。分离器12配置成将光源输出信号分成均在不同的效用波导13上被接收的多个不同的发出激光雷达信号。效用波导13中的每一个将发出激光雷达信号中的一个运载到出口端口，发出激光雷达信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光雷达系统，所述激光雷达系统包括：循环器，所述循环器配置成同时输出多个不同的发出循环器信号；所述循环器配置成接收多个不同的循环器返回信号，所述循环器返回信号中的每一个包括被包含在所述发出循环器信号中的一个中并被位于所述激光雷达系统外部的一个或多个物体反射的光；并且所述循环器配置成输出多个循环器输出信号，所述循环器输出信号中的每一个包括来自所述循环器返回信号中的一个的光；以及电子器件，所述电子器件配置成使用所述循环器输出信号来生成一个或多个激光雷达数据结果，所述激光雷达数据结果选自由所述激光雷达系统与所述一个或多个物体之间的距离和径向速度组成的组。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述循环器输出信号的一部分是第一循环器输出信号，并且所述循环器输出信号的一部分是第二循环器输出信号，所述第一循环器输出信号主要包括由所述一个或多个物体反射的处于第一偏振态的光，并且所述第二循环器输出信号主要包括由所述一个或多个物体反射的处于第二偏振态的光。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一偏振态和所述第二偏振态是线性偏振态。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述循环器输出信号中的每一个基本上由处于偏振态的光组成，所述偏振态选自由所述第一偏振态和所述第二偏振态组成的组。5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述循环器包括多个不同的光学部件、第三端口和第四端口，所述第一循环器输出信号通过所述第三端口离开所述循环器，所述第二循环器输出信号通过所述第四端口离开所述循环器，当来自所述循环器输入信号中的每一个的光在从所述第二端口到所述第三端口的不同路径上行进时，来自所述循环器返回信号中的每一个的光由所述光学部件的第一选择处理，并且当来自所述循环器输入信号中的每一个的光在从所述第二端口到所述第三端口的不同路径上行进时，来自所述循环器返回信号中的每一个的光由所述光学部件的第二选择处理，所述光学部件的所述第二选择与所述光学部件的所述第一选择不同。6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述循环器配置成接收多个循环器输入信号，所述发出循环器信号中的每一个基本上由来自所述循环器输入信号中的不同的一个的光组成，并且所述循环器输入信号中的每一个基本上由处于偏振态的光组成，所述偏振态选自由所述第一偏振态和所述第二偏振态组成的组。7.根据权利要求2所述的系统，其中，所述循环器输出信号包括多对，每对循环器输出信号包括所述第一循环器输出信号中的一个和所述第二循环器输出信号中的一个，并且每一对中的所述第一循环器输出信号和所述第二循环器输出信号主...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：硅光芯片技术公司，
类型：发明
国别省市：