光波导器件制造技术

本发明专利技术公开光波导器件

【技术实现步骤摘要】
光波导器件、芯片和纯固态天线收发装置


[0001]本专利技术涉及光学
，尤其涉及光波导器件
、
芯片和固态天线收发装置
。

技术介绍

[0002]FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave
，调频连续波
)
相干探测技术通过发送和接收连续激光束，利用混频探测测量两者的频率差异，换算出目标物的距离
。
应用于激光雷达领域，其路线优势非常明显，具有抗互扰能力强，几乎免疫日光等环境光干扰，信噪比高，能实时测速等优点
。
[0003]硅光芯片级
FMCW
雷达技术，则是在传统
FMCW
测距系统基础上，利用硅光子平台，将光源
、
探测器
、
收发天线等一系列分立元器件集成到单颗芯片上，具备晶圆级工艺产能和高度集成性，能够大幅度降低各类生产成本以及增加系统的稳定性和可靠性等
。
[0004]其中，紧凑型硅光天线阵列依赖微米尺度间隔的天线密集排布，能够实现最小尺度空间的多通道并行，如
256
线，
512
线
FMCW
架构，承载着激光发射
、
场景反射光接收等重要功能
。
作为一种纯固态方案，相比其它非固态方案，系统稳定性，寿命得到极大提升
。
同时，天线和镜头之间的耦合程度越高，天线接收光信号能力越强，
FMCW
激光雷达的极限测距能力也就越高
。
搭配匹配设计的光学镜头，其还可以实现类似成像系统中的定制化
ROI(Region of Interest)
感兴区域变焦以及定制化视场角
FOV(Field of View)、
点云分布等
。
[0005]通常情况下，硅光天线阵列平齐排列在镜头的后焦平面上，对于少通道，如4线
、8
线
FMCW
系统而言，各天线与镜头的耦合效率接近，收光效率也因此接近，各通道天线具备近似的测距能力
。
然而，为了避免信号串扰，硅光天线之间仍然保留有一定间距
。
这就导致，当硅光天线通道数显著增加，如达到
512
线时，边缘天线收光效率变差
。
为了解决这一问题，现有采用多个镜片
(
镜片数
>5)
构成的透镜组来尽量降低像差的影响
。
但是镜片数量增加，则导致镜头成本相应增加；镜头体积
、
重量增加，限制了整机雷达的小型化发展趋势与应用；镜头组装
、
装配难度增大；镜头透镜组需要系统级设计验证，系统复杂度显著提升等一系列技术问题
。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决上述至少一种缺点，提供了一种光波导器件
。
通过下述技术方案得以解决：
[0007]一种光波导器件，包括衬底；衬底层上表面的下包层；下包层上表面配置的导光波导阵列，覆盖于导光波导阵列的上包层；其中，所述导光波导阵列的出射面的是与所述出射面配合的透镜的成像面重合的曲面
。
[0008]可选的，所述导光波导阵列实施为等间距并行排布阵列
。
[0009]可选的，与所述出射面配合的透镜的成像面重合的曲面包括：圆弧曲面或由多个圆弧曲面拼接而成的变形曲面
。
[0010]可选的，所述导光波导阵列的中间区域排列密集度大于两边区域的排列密集度的密集程度
。
[0011]可选的，其中，所述波导采用硅
、
二氧化硅或氮化硅材料
。
[0012]可选的，所述导光波导阵列实施为
128
通道导光波导阵列
。
[0013]可选的，所述导光波导阵列实施为排布在下包层上表面的一维波导阵列
。
[0014]进一步提出一种硅光芯片，其特征在于，包括所述的光波导器件
。
[0015]进一步提出一种纯固态天线收发装置，包括：
[0016]透镜，且透镜数量小于等于
2。
[0017]硅光芯片，硅光芯片包括衬底；衬底层上表面的下包层；下包层上表面配置的导光波导阵列，覆盖于导光波导阵列的上包层；
[0018]其中，所述导光波导阵列的出射面的是与所述出射面配合的透镜的成像面重合的曲面
。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]由于像差的存在，平行光线经单个透镜，并不会简单汇聚到一个点上，而是越靠近中轴线的光束聚焦得越远；越靠近透镜边缘，光线聚焦的越近
。
这导致不同视角的孔径所成像点所组成的成像面最终呈现为一个曲面，如图1，最终导致不同接收天线的光学收光效率出现显著差异，这极大地限制了硅光
FMCW
雷达的边缘通道测距能力
。
本专利技术通过将天线阵列设置为与透镜成像面匹配的曲面，具有高效耦合，支持更多通道，更多线束，纯固态切换方案，系统稳定性
、
寿命更长等优势
。
具体包括：
[0021]减少了镜头镜片数量，达到了现有技术5片以上镜头才能实现的技术效果，降低了镜头成本，同时减轻了镜头在体积
、
重量方面的负担，使整机雷达的小型化发展趋势成为可能；减少了镜头多镜片设计在组装
、
装配过程中的难度，降低了装配
、
调试成本；
[0022]减少了复杂镜头中特殊高折射率材料的使用，降低了生产成本；
[0023]对于非弧面的复杂曲面，打磨透镜镜面工艺复杂度更高，误差更大，采用曲面天线阵列排布，制作工艺更加简单
。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0025]图1是理论成像面和实际成像面差异示意图
。
[0026]图2是光波导器件的透视图；
[0027]图3是导光波导阵列结构示意图；
[0028]图4是另两种导光波导阵列结构示意图；
[0029]图5是纯固态天线收发装置原理图；
[0030]图6是
128
通道
FMCW
系统单线点云示意图
。
具体实施方式
[0031]下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例
。
[0032]本实施例公开一种光波导器件，包括：
[0033]衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光波导器件，其特征在于，包括衬底；衬底层上表面的下包层；下包层上表面配置的导光波导阵列，覆盖于导光波导阵列的上包层；其中，所述导光波导阵列的出射面的是与所述出射面配合的透镜的成像面重合的曲面
。2.
根据权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述导光波导阵列实施为等间距并行排布阵列
。3.
根据权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，与所述出射面配合的透镜的成像面重合的曲面包括：圆弧曲面或由多个圆弧曲面拼接而成的变形曲面
。4.
根据权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述导光波导阵列的中间区域排列密集度大于两边区域的排列密集度的密集程度
。5.
根据权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，其中，所述波导采用硅
、
二氧化硅或氮化...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾林棚，张其浩，孙笑晨，
申请(专利权)人：杭州洛微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：