[實(shí)用新型]一種光學(xué)相控陣發(fā)射裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820082960.0
• 申請(qǐng)日: 2018-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN207937598U
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石拓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京一徑科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S7/484
• 分類號(hào): G01S7/484
• 代理公司: 北京京萬通知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11440
• 代理人: 許天易

本實(shí)用新型公開了一種集成光學(xué)相控陣發(fā)射裝置，包括：至少一個(gè)單片集成光學(xué)相控陣發(fā)射芯片；至少一個(gè)初始相位反饋電路，用于監(jiān)測并反饋所述單片集成光學(xué)相控陣發(fā)射芯片的各相鄰發(fā)射單元的初始相位差；至少一個(gè)初始相位控制電路，通過所述初始相位反饋電路反饋信號(hào)，對(duì)所述單片集成光學(xué)相控陣發(fā)射芯片各相鄰發(fā)射單元初始相位進(jìn)行控制；以及，至少一個(gè)相控陣發(fā)射方向掃描控制電路。本實(shí)用新型提供的集成光學(xué)相控陣發(fā)射裝置安全、可靠、高度集成且高速。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)相控陣發(fā)射裝置，尤其涉及一種面向激光雷達(dá)系統(tǒng)的采用單片集成光學(xué)相控陣發(fā)射芯片的光學(xué)相控陣發(fā)射裝置。

背景技術(shù)

由于激光雷達(dá)(LIDAR)在遙感及無人駕駛領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，近些年激光雷達(dá)市場的蓬勃發(fā)展成為新型激光雷達(dá)研究及產(chǎn)品化的推動(dòng)力。實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)的關(guān)鍵點(diǎn)在于激光輻射單元的設(shè)計(jì)和波束掃描控制。由于光學(xué)相控陣(OPA)具有無慣性、高靈敏度、掃描速度快等特點(diǎn)，其已成為下一代激光雷達(dá)的核心技術(shù)。

單片集成光學(xué)相控陣芯片已經(jīng)成為未來激光雷達(dá)的核心組件，以提供比傳統(tǒng)方案更高的掃描速度、更高的幀率、更高的像素和角度分辨率。但是，單片集成光學(xué)相控陣芯片集成基礎(chǔ)還處在研發(fā)階段，其中還有很多問題尚待解決，比如相控陣芯片的陣列波導(dǎo)的初始相位誤差，是亟待解決的問題。

由于受到工藝誤差的影響，陣列波導(dǎo)之間的寬度、粗糙度、高度都會(huì)有或大或小的差別，這些差別累計(jì)起來，會(huì)導(dǎo)致陣列波導(dǎo)之間的初始相位不一致。所以要獲得良好的光學(xué)相控陣發(fā)射波形，需要準(zhǔn)確知道各陣列波導(dǎo)之間的初始相位差。目前需要一種能夠解決此問題的方案。

應(yīng)該注意，上面對(duì)技術(shù)背景的介紹只是為了方便對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的說明，并方便本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解而闡述的。不能僅僅因?yàn)檫@些方案在本實(shí)用新型的背景技術(shù)部分進(jìn)行了闡述而認(rèn)為上述技術(shù)方案為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。

實(shí)用新型內(nèi)容

為解決光學(xué)相控陣芯片在應(yīng)用系統(tǒng)中所面臨的初始相位監(jiān)測、反饋、控制等技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種集成光學(xué)相控陣發(fā)射裝置，包括：至少一個(gè)單片集成光學(xué)相控陣發(fā)射芯片；至少一個(gè)初始相位反饋電路，用于監(jiān)測并反饋所述單片集成光學(xué)相控陣發(fā)射芯片的各相鄰發(fā)射單元的初始相位差；至少一個(gè)初始相位控制電路，通過所述初始相位反饋電路反饋信號(hào)，對(duì)所述單片集成光學(xué)相控陣發(fā)射芯片各相鄰發(fā)射單元初始相位進(jìn)行控制；以及至少一個(gè)相控陣發(fā)射方向掃描控制電路。

優(yōu)選地，所述單片集成光學(xué)相控陣發(fā)射芯片，包括：至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)耦合器；一個(gè)1xN光分路結(jié)構(gòu)，其將輸入光波導(dǎo)的光信號(hào)等分成N個(gè)分支；一個(gè)N單元陣列波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的輸入部分分別連接至1xN光分路結(jié)構(gòu)的N個(gè)輸出分支，并且每個(gè)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包含一個(gè)相位控制器；N-1個(gè)集成波導(dǎo)探測器結(jié)構(gòu)，分別置于N個(gè)波導(dǎo)之間的空隙部分；N個(gè)輸出光波導(dǎo)耦合器，用作發(fā)射天線；以及2(N-1)個(gè)定向耦合器結(jié)構(gòu)，用于將兩兩相鄰的波導(dǎo)中的部分光信號(hào)耦合至集成波導(dǎo)探測器。

優(yōu)選地，對(duì)于所述單片集成光學(xué)相控陣發(fā)射芯片，其所用襯底包含硅襯底、SOI襯底，波導(dǎo)材料包含硅材料。

優(yōu)選地，對(duì)于所述單片集成光學(xué)相控陣發(fā)射芯片，其所用襯底包含磷化銦襯底，波導(dǎo)材料包含銦鎵砷磷、鋁鎵銦砷等四元材料。

優(yōu)選地，對(duì)于所述單片集成光學(xué)相控陣發(fā)射芯片，其中所述1xN光分路結(jié)構(gòu)的各個(gè)分支等相位。

優(yōu)選地，對(duì)于所述單片集成光學(xué)相控陣發(fā)射芯片，其中所述N單元陣列波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有相同的物理長度、波導(dǎo)寬度和材料。

優(yōu)選地，對(duì)于所述單片集成光學(xué)相控陣發(fā)射芯片，其中所述波導(dǎo)為單模波導(dǎo)。

優(yōu)選地，對(duì)于所述單片集成光學(xué)相控陣發(fā)射芯片，其中所述集成波導(dǎo)探測器為鍺硅波導(dǎo)探測器。

優(yōu)選地，對(duì)于所述單片集成光學(xué)相控陣發(fā)射芯片，其中所述集成波導(dǎo)探測器為銦鎵砷波導(dǎo)探測器。