[發(fā)明專利]光學相控裝置和LiDAR系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680073971.6
• 申請日: 2016-10-26
• 公開（公告）號: CN108369313B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)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(fā)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(fā)明涉及一種光學相控裝置和一種LiDAR系統(tǒng)，所述LiDAR系統(tǒng)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(diào)節(jié)波長的情況下在損耗盡可能低時產(chǎn)生最大偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)角度。用于進一步增大最大偏轉(zhuǎn)角度的可能性在如下方面被看到，進一步開發(fā)用于制造波導的方法，以便實現(xiàn)波導的折射率對比度的提高。

在“Large-scale nanophotonics phased array（大規(guī)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(jié)構。在這種情況下，大數(shù)量的垂直發(fā)射器被布置成矩陣（陣列）。發(fā)射器在這種情況下是光柵耦合器，這些光柵耦合器經(jīng)由波導來供給光。發(fā)射器之間的間距確定可以多強地偏轉(zhuǎn)射束。通過在每個發(fā)射器處的光的相位的控制和在遠場中的光的干涉可以產(chǎn)生任意的圖案，或在大的角度范圍中產(chǎn)生并移動窄的焦點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于根據(jù)獨立權利要求的類型的光學相控裝置和LiDAR系統(tǒng)。

在微系統(tǒng)技術的領域中，當前小型化的光學系統(tǒng)是很多檢查的對象。特別地，所謂的集成光學系統(tǒng)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(zhuǎn)角度。由現(xiàn)有技術已知的OPA實現(xiàn)在從±5°到大約±15°的范圍中的偏轉(zhuǎn)。為了在LiDAR系統(tǒng)（LiDAR=Light detection andranging（光探測和測距））中使用，需要具有明顯更大的偏轉(zhuǎn)角度的OPA。根據(jù)光柵等式可以估計偏轉(zhuǎn)角度。

在此，α描述偏轉(zhuǎn)角度，λ描述波長并且δd描述在一個平面中相鄰的發(fā)射器的間距。波長一般通過所使用的材料系統(tǒng)或探測器特性來確定。偏轉(zhuǎn)角度的改變通過調(diào)節(jié)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(jù)波導的間距而重疊并且因此發(fā)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(fā)明的優(yōu)點是，可以非常緊湊地布置OPA的波導，而不發(fā)生波導的顯著的耦合。因此，實現(xiàn)在遠場中的干涉和偏轉(zhuǎn)角度的增大。