[發(fā)明專利]一種光電混合式混頻裝置、相干測距系統(tǒng)及其方法

在審

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• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN115015946A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設計）人: 劉敬偉;徐浩;李文玲
• 申請（專利權）人: 國科光芯(海寧)科技股份有限公司
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S7/481;G02F1/35
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李靜玉

本發(fā)明公開了一種光電混合式混頻裝置、相干測距系統(tǒng)及其方法，裝置包括：相位調制單元和2×2功率分束器，相位調制單元將第一光信號進行調制得到第一調制光信號；2×2功率分束器將第二光信號和第一調制光信號進行混頻，低電平時兩個端口分別輸出第三光信號和第五光信號，高電平時兩個端口分別輸出第四光信號和第六光信號，在第三光信號和第四光信號中，每個光信號包含的兩個信號分量之間的相位差為?90度，在第五光信號和第六光信號中，每個光信號包含的兩個信號分量之間的相位差為90度。通過實施本發(fā)明，引入相位調制單元對光信號進行調制，后續(xù)采用一個2×2功率分束器即可實現(xiàn)現(xiàn)有的2×4多模干涉耦合器混頻功能，由此簡化了混頻器結構。

技術領域

本發(fā)明涉及相干探測技術領域，具體涉及一種光電混合式混頻裝置、相干測距系統(tǒng)及其方法。

背景技術

近年，隨著無人駕駛技術的推廣，激光測距系統(tǒng)在其中發(fā)揮了不可替代的重要作用。與直接探測系統(tǒng)相比，相干探測系統(tǒng)在探測能力、轉換增益、信噪比以及穩(wěn)定性等方面具有更優(yōu)異的表現(xiàn)，因而在激光探測裝置中得以越發(fā)廣泛的應用。

混頻器尤其是90°混頻裝置是相干探測系統(tǒng)中的關鍵器件，其性能和體積對相干探測系統(tǒng)性能存在顯著影響。

現(xiàn)有90°混頻器實現(xiàn)方案，主要包括體光學方案和集成芯片方案，其中集成光學方案多基于2×4多模干涉耦合器(Multimode interference coupler，MMI)設計，導致單個探測單元結構復雜，面積較大，信號分析方法復雜。不利于混頻器在相干系統(tǒng)的應用和集成化發(fā)展。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種光電混合式混頻裝置、相干測距系統(tǒng)及其方法，以解決現(xiàn)有的混頻器設計方案結構復雜的技術問題。

本發(fā)明實施例第一方面一種光電混合式混頻裝置，包括：相位調制單元和2×2功率分束器，相位調制單元用于接收第一光信號，將所述第一光信號進行周期性相位調制后，得到第一調制光信號；所述2×2功率分束器用于接收第二光信號和所述第一調制光信號，將所述第二光信號和所述第一調制光信號進行混頻，在低電平持續(xù)時間，所述2×2功率分束器的第一端口輸出第三光信號，所述2×2功率分束器的第二端口輸出第五光信號，在高電平持續(xù)時間，所述2×2功率分束器的第一端口輸出第四光信號，所述2×2功率分束器的第二端口輸出第六光信號，所述第三光信號、第四光信號、第五光信號以及第六光信號均包含混頻后的第一調制光信號和第二光信號，在第三光信號和第四光信號中，混頻后的第一調制光信號和第二光信號之間的相位差為-90度，在第五光信號和第六光信號中，混頻后的第一調制光信號和第二光信號之間的相位差為90度。

可選地，該光電混合式混頻裝置還包括：第一探測單元和第二探測單元，所述第一探測單元用于接收所述第三光信號和第四光信號，將所述第三光信號和第四光信號分別轉換為第三電信號和第四電信號；所述第二探測單元用于接收所述第五光信號和第六光信號，將所述第五光信號和第六光信號分別轉換為第五電信號和第六電信號。

可選地，所述第三光信號和所述第四光信號相位分別為-90°和180°，所述第五光信號和所述第六光信號的相位分別為90°和0°。

可選地，所述2×2功率分束器包括2×2多模干涉耦合器、2×2定向耦合器、環(huán)腔耦合器、星形耦合器、基于平板波導的菲涅爾透鏡陣列、基于平板波導的超透鏡陣列、半透半反鏡中的任意一種。

可選地，所述相位調制單元的調制機制包括：光電效應，彈光效應，磁光效應，相變效應中的任意一種。

可選地，該光電混合式混頻裝置還包括：衰減單元，所述衰減單元用于將所述2×2功率分束器輸出的光信號進行衰減，使得衰減后的第三光信號和第五光信號的功率相等，第四光信號和第六光信號的功率相等。