[發明專利]光學相控裝置和LiDAR系統

有效

• 申請號: 201680073971.6
• 申請日: 2016-10-26
• 公開（公告）號: CN108369313B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: J.N.卡斯珀斯
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 盧江;申屠偉進

本發明涉及一種光學相控裝置，包括波導裝置（2），其特征在于，所述波導裝置（2）具有帶有第一尺寸確定的第一波導（2a）和帶有第二尺寸確定的第二波導（2b），所述第一波導（2a）的第一尺寸確定不同于所述第二波導（2b）的第二尺寸確定，以及其中所述第一波導（2a）的第一尺寸確定和所述第二波導（2b）的第二尺寸確定被選擇，使得所述第一波導（2a）的至少一個預先給定的波長的光到所述第二波導（2b）中的輸入耦合被衰減。

技術領域

本發明涉及一種光學相控裝置和一種LiDAR系統，所述LiDAR系統包括光學相控裝置。

背景技術

在“Hybrid 3D Photonic Integrated Circuit for Optical Phased ArrayBeam Steering（用于光學相位陣射束控制的混合式3D光子集成電路)”（Guan等人，CLEO：2015年）中描述了一種基于光子集成電路和3D波導的光學相控裝置（OPA）。目的是在不調節波長的情況下在損耗盡可能低時產生最大偏轉角度。在“Hybrid 3D Photonic IntegratedCircuit for Optical Phased Array Beam Steering”（Guan等人，CLEO：2015年）中描述的OPA在垂直和水平方向上分別達到±2.47°的最大偏轉角度。用于進一步增大最大偏轉角度的可能性在如下方面被看到，進一步開發用于制造波導的方法，以便實現波導的折射率對比度的提高。

在“Large-scale nanophotonics phased array（大規模納米光子學相控陣）”（Sun等人，Nature 493，195（2013））中描述了二維OPA的結構。在這種情況下，大數量的垂直發射器被布置成矩陣（陣列）。發射器在這種情況下是光柵耦合器，這些光柵耦合器經由波導來供給光。發射器之間的間距確定可以多強地偏轉射束。通過在每個發射器處的光的相位的控制和在遠場中的光的干涉可以產生任意的圖案，或在大的角度范圍中產生并移動窄的焦點。

發明內容

本發明基于根據獨立權利要求的類型的光學相控裝置和LiDAR系統。

在微系統技術的領域中，當前小型化的光學系統是很多檢查的對象。特別地，所謂的集成光學系統表示在非常緊湊的平面波導中引導并且處理光的可能性。引導光的物理基礎在這種情況下類似于目前的玻璃纖維電纜。

與光學相控裝置（OPA）有關的重要變量是最大偏轉角度。由現有技術已知的OPA實現在從±5°到大約±15°的范圍中的偏轉。為了在LiDAR系統（LiDAR=Light detection andranging（光探測和測距））中使用，需要具有明顯更大的偏轉角度的OPA。根據光柵等式可以估計偏轉角度。

在此，α描述偏轉角度，λ描述波長并且δd描述在一個平面中相鄰的發射器的間距。波長一般通過所使用的材料系統或探測器特性來確定。偏轉角度的改變通過調節波導的間距是可能的。因此，波導的間距向下受限制。因為相鄰的波導的場分布根據波導的間距而重疊并且因此發生波導的耦合。該耦合防止由波導引導的輻射在遠場中的干涉。

具有獨立權利要求的特征的本發明的優點是，可以非常緊湊地布置OPA的波導，而不發生波導的顯著的耦合。因此，實現在遠場中的干涉和偏轉角度的增大。