JP6513884B1 - Optical phased array and LIDAR sensor using the same - Google Patents
Optical phased array and LIDAR sensor using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP6513884B1 JP6513884B1 JP2018523528A JP2018523528A JP6513884B1 JP 6513884 B1 JP6513884 B1 JP 6513884B1 JP 2018523528 A JP2018523528 A JP 2018523528A JP 2018523528 A JP2018523528 A JP 2018523528A JP 6513884 B1 JP6513884 B1 JP 6513884B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waveguide
- optical
- light
- phased array
- waveguides
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/125—Bends, branchings or intersections
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/295—Analog deflection from or in an optical waveguide structure]
Abstract
位相シフト補償量を決定するための複雑な校正処理を要することなく比較的小さな位相シフトによりビームステアリング又はビームスキャニングの機能を提供し得る光フェーズドアレイ(OPA)を実現する。この光フェーズドアレイは、基板上に形成された光導波路により構成され、入力光が伝搬するバス導波路と、バス導波路上に配された、当該バス導波路を伝搬する光の一部をそれぞれ抽出する複数の光カプラと、複数の光カプラが抽出した光をそれぞれ伝搬する複数の導波ラインと、バス導波路に設けられた位相シフタと、を備える。複数の導波ラインは互いに等しい光路長を持ち、位相シフタはバス導波路のうち隣接する光カプラが挟むそれぞれの区間に設けられている。An optical phased array (OPA) that can provide the function of beam steering or beam scanning with relatively small phase shift without requiring complicated calibration process to determine the amount of phase shift compensation. The optical phased array is composed of an optical waveguide formed on a substrate, and includes a bus waveguide through which input light propagates and a part of light propagating through the bus waveguide disposed on the bus waveguide. A plurality of optical couplers to be extracted, a plurality of waveguide lines for respectively propagating the light extracted by the plurality of optical couplers, and a phase shifter provided in the bus waveguide. The plurality of waveguide lines have the same optical path length, and the phase shifter is provided in each section of the bus waveguide between adjacent optical couplers.
Description
本発明は、光ビームの出射方向を制御してビームステアリング又はビームスキャンニングの機能を提供する光フェーズドアレイ、及びこれを用いたLiDAR(Light Detection and Ranging)センサに関する。 The present invention relates to a light phased array that controls the emission direction of a light beam to provide a beam steering or beam scanning function, and a LiDAR (Light Detection and Ranging) sensor using the same.
LiDARセンサは、リモートセンシング及び測距の用途に用いられ、例えば、自動運転システム等においてリアルタイムの三次元マッピング及び物体の検出、追跡、特定等を行うのに用いられる。 The LiDAR sensor is used for remote sensing and ranging applications, for example, for performing real-time three-dimensional mapping and object detection, tracking, identification, etc. in an automatic driving system or the like.
LiDARセンサは、レーザビームを観察空間内でスキャンして当該空間内の物体に照射し、当該照射したビームが物体へ到達し反射して当該LiDARセンサ内の受信器まで戻ってくるまでの飛行時間(TOF、Time of Flight)を測定することにより、当該物体の位置と距離を測定する。 The LiDAR sensor scans the laser beam in the observation space and irradiates an object in the space, and the time of flight until the irradiated beam reaches the object and reflects it back to the receiver in the LiDAR sensor The position and distance of the object are measured by measuring (TOF, Time of Flight).
このようなLiDARセンサとして、機械式の回転部品を用いてレーザビームのスキャンニングを行うものが知られているが、先進運転者支援システム(ADAS)や自律運転システムのような一部のシステムでは、様々な利点を持ち得るソリッドステート型のビームスキャナを用いることが望ましい。そのような利点には、センサ信頼度がより高いこと、センサ寿命がより長いこと、センササイズがより小さいこと、センサ重量がより軽いこと、及びセンサコストがより手頃であることが含まれるが、これらに限定されない。 As such a LiDAR sensor, one that scans a laser beam using mechanical rotating parts is known, but some systems such as advanced driver assistance systems (ADAS) and autonomous driving systems are known. It is desirable to use a solid state beam scanner that can have various advantages. Such benefits include higher sensor reliability, longer sensor life, smaller sensor size, lighter sensor weight, and more affordable sensor costs. It is not limited to these.
そのようなソリッドステート型のビームスキャナの一つとして光フェーズドアレイ(OPA、Optical Phased Array)がある。LiDARセンサは、光フェーズドアレイを適用することで、機械式ビームスキャンニングを用いる従来のLiDARに比べてより高速でより適応性のあるものとなり、より有用なものとなる。 One such solid-state beam scanner is an optical phased array (OPA). The application of optical phased arrays makes LiDAR sensors faster and more adaptive and more useful than conventional LiDAR using mechanical beam scanning.
従来、光フェーズドアレイに関連性のある技術として、高周波フェーズドアレイアンテナ用の高周波位相シフタにおいて、複数の受光器を備えるジグザグ型光導波路を用いることが知られている(特許文献1)。この高周波位相シフタは、高周波信号により変調された光を上記ジグザグ型光導波路に伝搬させ、光導波路に沿って異なる位置に配された複数の受光器により各位置の光を受信し検波して、それぞれ異なる位相シフトが与えられた複数の高周波信号を抽出する。そして、抽出した複数の高周波信号のうちから所望の位相シフトが与えられた高周波信号を選択的に出力させる。しかしながら、この高周波位相シフタは、単に高周波信号に遅延時間を与える手段として光導波路を用いるものであって、光自体に位相シフトを与えるものではない。したがって、この技術を光フェーズドアレイに用いることはできない。 Conventionally, as a technique related to an optical phased array, it is known that a high frequency phase shifter for a high frequency phased array antenna uses a zigzag optical waveguide provided with a plurality of light receivers (Patent Document 1). The high frequency phase shifter causes the light modulated by the high frequency signal to propagate to the zigzag optical waveguide, and the light of each position is received and detected by a plurality of light receivers disposed at different positions along the optical waveguide. A plurality of high frequency signals given different phase shifts are extracted. Then, a high frequency signal to which a desired phase shift is given among the plurality of extracted high frequency signals is selectively output. However, this high frequency phase shifter merely uses an optical waveguide as a means for giving a delay time to a high frequency signal, and does not give a phase shift to light itself. Therefore, this technique can not be used for optical phased arrays.
他の関連性のある従来技術として、光位相シフタ等を構成する光導波路を含んだ、モノリシック集積半導体構造の光信号処理装置が知られている(特許文献2、特許文献3)。この光信号処理装置では、多段に接続された2分岐導波路により、入力光が複数の光に分岐される。そして、分岐光のそれぞれを出力する出力導波路に設けられた位相シフタにより、それぞれの分岐光に個別の位相シフトが与えられる。しかしながら、この光信号処理装置は、光フェーズドアレイを構成していない。すなわち、この装置は、単に光を分岐して個々に位相を制御するものであり、回折光を出力させるためのアンテナエレメントアレイ(回折光の主極大ビームが生成されるように位相制御された光を所定の間隔で出力する光出力エレメントのアレイ)を備えていないので、これをそのままLiDARに適用することはできない。
As another related prior art, an optical signal processing apparatus having a monolithic integrated semiconductor structure including an optical waveguide constituting an optical phase shifter or the like is known (
また、上記光信号処理装置の構成を光フェーズドアレイに転用しようとする場合には、一列に並んだ出力導波路から出力される光の位相を、端から順に、次式で示すように線形に増加させる必要がある。 In addition, when the configuration of the above optical signal processing apparatus is to be diverted to an optical phased array, the phase of light output from the output waveguides arranged in a line is linear as shown by the following equation in order from the end Need to increase.
ここで、mは、上記一列に並んだ出力導波路を光フェーズドアレイにおける一列に並んだアンテナエレメントとみなした場合の、当該一列に並んだアンテナエレメントに対し端から順に付される番号である。また、Pはアンテナエレメントの配列間隔、λは出力される光の波長、θはアンテナエレメントの光出射端が構成する平面の法線に対する回折光の主極大ビームの方向角である。式(1)より明らかなように、各チャネル(すなわち、各アンテナエレメントと当該アンテナエレメントにつながる光伝送路のそれぞれ)に設けられた位相シフタは、異なる位相シフトを提供し得るものであって、且つ位相シフトの累積値が2πを超え得るものでなければならない。 Here, m is a number sequentially assigned from the end to the arrayed antenna elements when the aligned output waveguides are regarded as the arrayed antenna elements in the optical phased array. Further, P is an arrangement interval of the antenna elements, λ is a wavelength of light to be output, and θ is a direction angle of the main maximum beam of diffracted light with respect to a normal of a plane formed by the light emitting end of the antenna element. As apparent from equation (1), the phase shifters provided for each channel (ie, each antenna element and each of the optical transmission paths leading to the antenna element) can provide different phase shifts, And the cumulative value of the phase shift must be more than 2π.
しかしながら、上記光信号処理装置では、それぞれの出力導波路から出力される光の位相は、それぞれの出力導波路に設けられた位相シフタによってのみ決定され、且つ、それぞれの出力導波路の位相シフタは互いに独立に制御されるので、2πを超える累積位相シフトの値を正しく発見するための処理が複雑となる。このため、上記構成を光フェーズドアレイとして機能させるための制御動作はかなり複雑なものとなる。 However, in the above optical signal processing apparatus, the phase of light output from each output waveguide is determined only by the phase shifter provided in each output waveguide, and the phase shifter of each output waveguide is Because they are controlled independently of each other, the process for correctly finding the value of the accumulated phase shift exceeding 2π is complicated. Therefore, the control operation for causing the above configuration to function as an optical phased array becomes quite complicated.
本発明に最も関連性のある従来技術として、光集積回路(PIC、photonic integrated circuit)をベースとするデバイスとして構成されたLiDARが知られている(非特許文献1)。このデバイスは、バス導波路と、縦続接続(カスケード接続)された熱位相シフタ(thermal phase shifters)と、縦続接続されたエバネセントカプラ(evanescent couplers)とを有し、これらがグレーティングベースのアンテナエレメントに接続されている。このデバイスでは、バス導波路の位相増分を制御することによりビームステアリングの機能が提供される。 As the prior art most relevant to the present invention, LiDAR configured as a device based on a photonic integrated circuit (PIC) is known (Non-Patent Document 1). This device has bus waveguides, cascaded thermal phase shifters, and cascaded evanescent couplers, which are used as grating-based antenna elements. It is connected. In this device, the beam steering function is provided by controlling the phase increment of the bus waveguide.
しかしながら、このデバイスは、次のような欠点を有する。すなわち、エバネセントカプラとグレーティングベースのアンテナエレメントとの間に挿入された導波路の距離が互いに等しくなっていない。すなわち、各導波路の全光路長(全OPL(Optical Path Length))が等しくなっていない。このため、位相シフタのアイドル動作時(非通電時)において、それぞれ隣接するアンテナエレメント間の出力光の位相関係が一定とならない。 However, this device has the following drawbacks. That is, the distances of the waveguides inserted between the evanescent coupler and the grating based antenna element are not equal to each other. That is, all optical path lengths (all OPLs (Optical Path Lengths)) of the respective waveguides are not equal. Therefore, during idle operation (during non-energization) of the phase shifter, the phase relationship of the output light between the adjacent antenna elements is not constant.
このようなOPLにおける差(OPL差、光路差)により、好ましくない位相シフトをもったチャネルが生じ得る。一般に、アンテナエレメントから出力される位相シフトが式(1)に示す線形則に従わない場合には、アンテナエレメントアレイから出力される回折光の主極大ビーム(メインビーム、又はメインローブ)のビーム幅は広がり、その結果、角度解像度が悪化する。 Such differences in OPL (OPL difference, optical path difference) can result in channels with unwanted phase shifts. In general, when the phase shift output from the antenna element does not follow the linear law shown in equation (1), the beam width of the main maximum beam (main beam or main lobe) of the diffracted light output from the antenna element array Spreads, resulting in poor angular resolution.
また、バス導波路における位相シフトが屈折率に依存した線形性を保って式(1)に示されているように線形な位相傾斜を維持している場合でも、メインビームは或るビーム角でシフトした状態となるので、全てのビームシフタに付加的な位相シフトを与えて当該ビーム角を補償すべく、校正処理が必要となる。 Also, even if the phase shift in the bus waveguide maintains the linearity dependent on the refractive index and maintains the linear phase tilt as shown in Equation (1), the main beam is at a certain beam angle Because of the shifted state, a calibration process is required to provide an additional phase shift to all beam shifters to compensate for the beam angle.
校正処理では、これらの付加的な位相シフトの大きさを特定し、当該付加的な位相シフトを補償すべく位相シフタのヒータ制御電圧に初期バイアス電圧を含ませる必要がある。このため、光フェーズドアレイの動作及び制御がより複雑となる。 In the calibration process, it is necessary to identify the magnitude of these additional phase shifts and to include the initial bias voltage in the heater control voltage of the phase shifter in order to compensate for the additional phase shifts. This makes the operation and control of the optical phased array more complicated.
光フェーズドアレイが広い周波数帯域で(すなわち、広い波長帯域で)動作する場合には、更なる問題が発生する。この場合には、屈折率の波長依存性に起因して、波長が異なると位相シフトが異なるものとなるので、校正処理はかなり複雑になる。 Additional problems arise when the optical phased array operates in a wide frequency band (ie, in a wide wavelength band). In this case, due to the wavelength dependency of the refractive index, the calibration process becomes quite complicated because the phase shift becomes different at different wavelengths.
本発明の目的は、位相シフト補償量を決定するための複雑な校正処理を要することなく比較的小さな位相シフトによりビームステアリング又はビームスキャニングの機能を提供し得る光フェーズドアレイ(OPA)を実現することである。 The object of the present invention is to realize an optical phased array (OPA) which can provide the function of beam steering or beam scanning with relatively small phase shift without requiring complicated calibration process to determine the amount of phase shift compensation. It is.
本発明の一の態様は、基板上に形成された光導波路により構成される光フェーズドアレイであって、入力光が伝搬するバス導波路と、前記バス導波路上に配された、当該バス導波路を伝搬する光の一部をそれぞれ抽出する複数の光カプラと、前記複数の光カプラが抽出した光をそれぞれ伝搬する複数の導波ラインと、前記バス導波路に設けられた位相シフタと、を備え、前記複数の光カプラは、前記バス導波路に沿って縦続接続され、前記位相シフタは、前記バス導波路のうち隣接する前記光カプラが挟むそれぞれの区間に設けられ、前記バス導波路に沿った隣接する前記光カプラの間のそれぞれの区間は、全て同じ長さで構成され、前記位相シフタのいずれにも通電しない状態において隣接する前記光カプラから抽出される光の互いの位相差がすべて同じ所定の値となるように構成されており、前記複数の導波ラインは、互いに等しい光路長を持ち、前記複数の導波ラインのそれぞれは、対応する前記複数の光カプラから、互いに同じ方向に延在する部分を有し、前記複数の導波ラインの光出射端は、前記延在する方向に平行な一のラインに沿って所定の間隔で配列されて、前記延在する方向と直交する方向へ光を出射する、よう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記所定の値は、πの奇数倍又は2πの整数倍である。
本発明の他の態様によると、前記複数の光カプラにそれぞれ接続された前記複数の導波ラインのそれぞれの光の出射端は、前記基板の第1の方向に平行なラインに沿って、所定の間隔で配されており、前記複数の光カプラは、前記第1の方向に直交する第2の方向に沿って第1の所定距離をもって互いに離間し、且つ前記第1の方向に沿って前記所定の間隔と前記第1の所定距離とを加算した距離である第2の所定距離をもって互いに離間するよう配されており、前記複数の導波ラインは、それぞれ、前記複数の光カプラの一つにその一端が接続された前記第1の方向に延在する直線導波路と、当該直線導波路に接続され、当該導波ラインの出力端に向かって光の伝搬方向を90°変換する曲がり導波路と、により構成されている。
本発明の他の態様によると、前記バス導波路は、その一部が前記光カプラの一部を構成する複数の蛇行導波路が縦続接続されて構成され、前記光カプラは、エバネセントカプラで構成されており、前記バス導波路を構成する前記蛇行導波路のそれぞれは、直線導波路と曲がり導波路とを有し、前記蛇行導波路の前記曲がり導波路の一部が前記エバネセントカプラの一部を構成する。
本発明の他の態様によると、前記位相シフタは、前記蛇行導波路が有する前記直線導波路に設けられている。
本発明の他の態様によると、前記位相シフタは、それぞれ、前記基板の上に設けられたヒータにより構成され、前記ヒータは、同じ電流を通電したときに互いに同じ温度となるように、前記直線導波路に沿った長さ、幅、及び厚さを含むサイズ、並びに形状が、互いに同じとなるように構成されている。
本発明の他の態様によると、前記蛇行導波路は、光の伝搬方向を180°変換する一つの第1の曲がり導波路と、光の伝搬方向を90°変換する2つの第2の曲がり導波路と、前記第1の曲がり導波路を前記2つの第2の曲がり導波路にそれぞれ接続する2つの直線導波路で構成されており、前記2つの第2の曲がり導波路のそれぞれの一部が、隣接する前記エバネセントカプラの一部を構成している。
本発明の他の態様によると、前記導波ラインのそれぞれには、その幅方向又は深さ方向のサイズが変化する摂動導波路で構成されたグレーティングベースのアンテナエレメントが接続されており、前記摂動導波路のそれぞれにより前記基板の表面から光が出力されるよう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記基板の材料は、Si3N4、Si、SiON、LiNbO3、LiTaO3、及びSiCのいずれかである。
本発明の他の態様は、前記いずれかの構成を有する光フェーズドアレイを用いたLiDARセンサである。
One aspect of the present invention is an optical phased array constituted by an optical waveguide formed on a substrate, and a bus waveguide through which input light propagates, and the bus waveguide disposed on the bus waveguide. A plurality of optical couplers for respectively extracting a portion of light propagating in the waveguide, a plurality of waveguide lines for respectively propagating the light extracted by the plurality of optical couplers, and a phase shifter provided in the bus waveguide; wherein the plurality of optical couplers, the cascaded along the bus waveguide, said phase shifter, said optical coupler is provided, et al in their respective sections sandwiching the adjacent of the bus waveguide, said bus electrically The sections between the adjacent optical couplers along the waveguide are all of the same length, and the phases of the light extracted from the adjacent optical couplers in a state where no current is supplied to any of the phase shifters. All have the same predetermined value, and the plurality of waveguide lines have equal optical path lengths, and each of the plurality of waveguide lines is connected to each other from the corresponding plurality of optical couplers. The light emitting ends of the plurality of waveguide lines are arranged at predetermined intervals along a line parallel to the extending direction, and the extending direction has the portions extending in the same direction. It is configured to emit light in the direction orthogonal to the direction .
According to another aspect of the invention, the predetermined value is an odd multiple of π or an integer multiple of 2π.
According to another aspect of the present invention, the light emission end of each of the plurality of waveguide lines respectively connected to the plurality of optical couplers is determined along a line parallel to the first direction of the substrate. The plurality of optical couplers are spaced apart from each other by a first predetermined distance along a second direction orthogonal to the first direction, and along the first direction. The plurality of waveguide lines are spaced apart from each other by a second predetermined distance which is a sum of a predetermined distance and the first predetermined distance, and each of the plurality of waveguide lines is one of the plurality of optical couplers And a straight waveguide extending in the first direction whose one end is connected, and a bent waveguide connected to the straight waveguide and converting the propagation direction of light toward the output end of the waveguide line by 90 °. and waveguide, and is composed of.
According to another aspect of the present invention, the bus waveguide is configured by cascading a plurality of serpentine waveguides, a portion of which constitutes a portion of the optical coupler, and the optical coupler is configured of an evanescent coupler And each of the meandering waveguides constituting the bus waveguide has a straight waveguide and a bending waveguide, and a part of the bending waveguide of the meandering waveguide is a part of the evanescent coupler Configure
According to another aspect of the present invention, the phase shifter is provided in the straight waveguides in which the meander waveguide has.
According to another aspect of the present invention, each of the phase shifters is constituted by a heater provided on the substrate, and the heaters have the same straight line so that they have the same temperature when the same current is applied. The sizes, including the length, width and thickness along the waveguide , as well as the shape are configured to be identical to one another.
According to another aspect of the present invention, the meandering waveguide includes one first bending waveguide that converts the propagation direction of light by 180 ° and two second bending waveguides that convert the propagation direction of light by 90 °. A waveguide and two straight waveguides respectively connecting the first curved waveguide to the two second curved waveguides, a portion of each of the two second curved waveguides being And a part of the adjacent evanescent couplers.
According to another aspect of the present invention, each of the waveguide lines is connected with a grating-based antenna element composed of a perturbation waveguide whose size in the width direction or depth direction changes, Each of the waveguides is configured to output light from the surface of the substrate.
According to another aspect of the present invention, the material of the substrate is any of Si 3 N 4 , Si, SiON, LiNbO 3 , LiTaO 3 , and SiC.
Another aspect of the present invention is a LiDAR sensor using an optical phased array having any of the above-described configurations.
本発明によれば、位相シフト補償量を決定するための複雑な校正処理を必要とすることなく比較的小さな位相シフトによりビームステアリング(スキャニング)機能を提供することのできる光フェーズドアレイ(OPA)を実現することができる。
本発明によれば、位相シフト補償量を決定するための複雑な校正処理を必要とすることなく、また複数のヒータをそれぞれ個別に制御することなく、二つの電極パッドで繋がった各ヒータのすべてが等しい温度になり、累積位相シフト差を線形に変化させる方法によりビームステアリング(スキャニング)機能を提供することのできる光フェーズドアレイ(OPA)を実現することができる。According to the present invention, an optical phased array (OPA) capable of providing a beam steering (scanning) function with relatively small phase shift without the need for complicated calibration processing to determine the amount of phase shift compensation. It can be realized.
According to the present invention, all of the respective heaters connected by two electrode pads are not required without requiring a complicated calibration process to determine the phase shift compensation amount and without individually controlling the plurality of heaters. Is an equal temperature, and an optical phased array (OPA) capable of providing a beam steering (scanning) function can be realized by a method of linearly changing the accumulated phase shift difference.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本発明の光フェーズドアレイを用いたLiDARセンサである。ただし、LiDARセンサは一例であって、本発明の光フェーズドアレイの適用分野はこれには限られない。例えば、監視装置等のセキュリティ用途、ドローン等の飛行ナビゲーション用途、及び、その他の三次元情報を必要とする任意の用途に、本発明の光フェーズドアレイを用いることができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment shown below is a LiDAR sensor using the optical phased array of the present invention. However, the LiDAR sensor is an example, and the application field of the optical phased array of the present invention is not limited thereto. For example, the optical phased array of the present invention may be used in security applications such as surveillance devices, flight navigation applications such as drones, and any other applications requiring three-dimensional information.
図1は、本発明の一実施形態に係る光フェーズドアレイを用いるLiDARセンサの構成を示す図である。このLiDARセンサ100は、光源102と、光フェーズドアレイ(OPA)104と、受光センサ106と、処理装置108と、を備える。
FIG. 1 is a view showing the configuration of a LiDAR sensor using an optical phased array according to an embodiment of the present invention. The
光源102は、例えば半導体レーザを備え、処理装置108からの信号に基づいて、変調された変調光を出力する。この変調は、例えば半導体レーザへの通電電流を処理装置108からの信号により変調することにより行われる。これに代えて、光源102が更に光変調器を備えるものとし、処理装置108からの信号により当該光変調器を動作させて、半導体レーザからの光を当該光変調器により変調して出力するものとすることができる。光源102から出力されるこの変調光は、OPA104の入力光となる。
The
OPA104は、光源102からの入力光を複数の光に分岐すると共に、当該分岐された複数の光をアンテナエレメントアレイから出力する。これにより、OPA104は、上記出力される光のそれぞれが回折して互いに干渉することにより生成される、回折光の主極大ビーム(メインビーム、又はメインローブ)を出力する。また、OPA104は、上記分岐された複数の光のそれぞれに所定の位相シフトを与えて、上記主極大ビームの出力方向を偏向させて、当該主極大ビームのビームステアリング又はビームスキャンニングを行う。OPA104の具体的構成については後述する。
The
受光センサ106は、例えば集光レンズとCCD等の受光素子アレイにより構成される。受光センサ106は、OPA104が出力する主極大ビームが物体にあたって反射され又は散乱されて戻ってくる光(反射戻り光)を検出する。
The
処理装置108は、光源102に変調光を出力させる。上述したように、処理装置108は、例えば光源102に備える半導体レーザ又は光変調器に信号を与え、光源102から変調光を出力させる。また、処理装置108は、上記主極大ビームがOPA104から出力されて、物体により反射又は散乱された後、反射戻り光となって受光センサ106により受信されるまでの、上記ビームの飛行時間(Time Of Flight)を算出する。また、処理装置108は、受光センサ106に到来する上記反射戻り光の到来方向を特定する。これにより、処理装置108は、空間における上記物体の形状や位置等を示す空間マッピング情報を出力する。処理装置108は、例えばデジタルシグナルプロセッサ(DSP、Digital Signal Processor)などのプロセッサやコンピュータにより構成されるものとすることができる。
The
図2は、OPA104の構成を示す図である。OPA104は、基板200上に形成された光導波路を用いて、ソリッドステートタイプのOPAとして構成されている。本実施形態では、基板200は、酸化されたシリコン基板、あるいはSiO2を主成分とする石英ガラスであり、例えばSiO2の中に埋め込まれたSi3N4により光導波路が形成されている。ただし、この構成は一例であって、基板200は、Si3N4、Si、SiON、LiNbO3、LiTaO3、又はSiC等の材料を用いて構成されるものとすることができる。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
OPA104は、基板200上に形成された光導波路として、光源102からの入力光が入力されるバス導波路202と、4つの導波ライン204a、204b、204c、204d(それぞれ図示斜めハッチング部分と図示クロスハッチング部分とを含む導波路部分)と、回折光の主極大ビーム236を生成するアンテナエレメント206a、206b、206c、206dと、を備える。アンテナエレメント206a、206b、206c、206dは、所定の間隔pで配列されたアンテナエレメントアレイ208を構成している。アンテナエレメント206a、206b、206c、206dは、本実施形態では直線導波路で構成されている。
The
バス導波路202には、当該バス導波路202を伝搬する光の一部をそれぞれ抽出する複数の光カプラ220a、220b、220c、220dが設けられている。また、互いに隣接する光カプラ220aと220bとの間、220bと220cとの間、220cと220dとの間には、それぞれに2つの位相シフタ222aと224a、222bと224b、及び222cと224cが設けられている。
The
光カプラ220a、220b、220c、220dは、本実施形態では、それぞれ、所定距離を隔てて近接する2つの光導波路間のエバネセント波を介した光の結合を利用するエバネセントカプラである。また、位相シフタ222a、222b、222c、及び224a、224b、224cは、それぞれ、バス導波路202の一部に設けられたヒータ226a、226b、226c、及び228a、228b、228cにより構成されている。
The
これにより、位相シフタ222a等は、バス導波路202を構成する材料が有する熱光学効果により、ヒータ226a等が与える温度変化により、当該ヒータ226a等の真下のバス導波路202の部分に屈折率変化を生じさせ、当該部分を通過する光の位相を変化させる。ここで、ヒータ226a、226b、226c、及び228a、228b、228cは、本実施形態では、例えばバス導波路202上に形成された下地層であるチタン(Ti)の上に金(Au)の層を形成して構成される薄膜ヒータである。
Thereby, the
光カプラ220a、220b、220c、220dにより抽出されたバス導波路202を伝搬する光の一部は、それぞれ、導波ライン204a、204b、204c、204dを伝搬する。導波ライン204a、204b、204c、204dのそれぞれの光出力端210a、210b、210c、210dは、基板200の第1の方向であるY方向に平行なライン232に沿って、所定の間隔pで配列され、それぞれ、直線導波路であるアンテナエレメント206a、206b、206c、206dに接続されている。アンテナエレメント206a、206b、206c、206dは、互いに同じ光路長を持ち、それぞれの光出射端212a、212b、212c、212dが、Y方向に平行な基板200の図示下側のエッジ234に沿って、光出力端210a等と同じ所定の間隔pで配列されている。
Part of the light propagating through the
これにより、アンテナエレメントアレイ208を構成するアンテナエレメント206a、206b、206c、206dから、互いの間に所定の位相差を持った光が出力され、当該出力された光が形成する回折光の主極大ビーム236が、当該位相差により定まる方向へ出力される。そして、位相シフタ222a等により上記位相差を変化させることで、主極大ビーム236の偏向角θを変化させて、ビームステアリング動作が行われる。ここで、偏向角θは、光出射端212a、212b、212c、212dを含む平面(本実施形態では、基板200のエッジ234)の法線238に対して主極大ビーム236が成す角度として定義される。
As a result, light having a predetermined phase difference between each other is output from the
特に、本実施形態のOPA104では、導波ライン204a、204b、204c、204dは互いに等しい光路長を持つ。また、上述したように、位相シフタ222a等は、バス導波路202のうち隣接する光カプラ220a等が挟むそれぞれの区間に設けられている。また、位相シフタ222a等、224a等が非動作状態(すなわち、ヒータ226a等、228a等が無通電状態)である場合に、バス導波路202に沿った隣接する光カプラ220a等の間のそれぞれの区間は、隣接する光カプラ220a等から抽出される光の互いの位相差がπの奇数倍(すなわち、互いに逆位相)となるように構成されている。
In particular, in the
これにより、OPA104では、導波ライン204a等が互いに同じ光路長を持つので、位相シフタ222a等が非動作状態である場合に隣接する光出力端210a等(従って、隣接する光出射端212a等)から出力される光の位相差は、バス導波路202に沿った光カプラ220a等の互いの位置関係により定まる位相差となる。すなわち、当該位置関係により定まる位相差に対して付加的に発生する位相シフトがないので、位相シフトのオフセットを補償する必要がなく、単純な制御によりOPA104を動作させることができる。
As a result, in the
また、位相シフタ222a等を動作させた場合に光カプラ220a等から導波ライン204a等に向けて出力される光の位相シフト量は、バス導波路202に沿って光入力端230に最も近い光カプラ220a等から順に、複数の位相シフタ222a等により生ずる位相シフトが順次累積された位相シフト量となる。このため、OPA104では、位相シフタ222a等のそれぞれにより比較的小さな位相シフトを与えるだけで、2πを超える累積位相シフトを線形的に精度よく生じさせて、アンテナエレメントアレイ208から出射する主極大ビーム236の広がり幅を増加させることなく、その出射方向を変化させることができる。
In addition, when the
また、位相シフタ222a等を動作させて主極大ビーム236の偏向角θを変化させる場合、全ての互いに隣接する光カプラ220a等の間において、当該隣接する光カプラ220a等から抽出される光の互いの位相差の変化分が同じとなるようにすればよい。したがって、隣接する光カプラ220a等の間に設けられる位相シフタ222a等はそれぞれ、バス導波路202の光の伝搬方向に沿って上流にある直近の光カプラ220a等から抽出される光の位相に対し、それぞれ同じ量の位相シフトのみを与えるよう動作すればよい。
When the
このため、位相シフタ222a等及び224a等をそれぞれ互いに同じデザインで構成すれば、位相シフタ222a等のそれぞれ及び224a等のそれぞれには、実質的に同じ大きさの電流を与えることで、それぞれ隣接する光カプラ220a等から抽出される光の間に同じ位相差を生じさせて、主極大ビーム236の偏向角θを変化させることができる。具体的には、位相シフタ222a等及び224a等を構成するヒータ226a等及び228a等を、それぞれ同じ電流を通電したときに互いに同じ温度となるように、それらの長さ、幅、及び厚さを含むサイズ、並びに形状が、互いに同じとなるように構成するものとすることができる。ヒータ226a等及び228a等の各ヒータの2つの端子は、例えば基板200上に設けられた電極パッド(不図示)に接続され、当該電極パッドを介して基板200の外部から通電される。これにより、すべての位相シフタ222a等、224a等に等しい位相シフトを生じさせて、OPA104をより簡単に動作させることが可能となる。
Therefore, if
なお、本実施形態において、隣接する光カプラ220a等から抽出される光の互いの位相差がπの奇数倍(すなわち、互いに逆位相)となるように構成するのは、ヒータ226a等により構成される位相シフタ222a等により実現し得る位相シフトが、基板200における屈折率の温度依存性に起因して、ヒータ226等への電流絶対値の増加に対し増加または減少のいずれか一方向のみとなるためである。この場合、位相シフタ222a等への通電電流絶対値の増加に伴って主極大ビーム236は一方向にのみ移動するので、主極大ビーム236を動作角度範囲の端から端まで連続的に移動させるには、位相シフタ222a等が非動作状態のときには、主極大ビーム236が動作角度範囲の端に配されるようにする必要があるためである。
In the present embodiment, the
したがって、例えば、基板200としてLiNbO3等の電気光学効果を有する基板を用い、位相シフタ222a等として基板200への電界印加方向の反転により光の位相を増加及び減少させることのできる位相シフタを用いる場合には、隣接する光カプラ220a等の間のバス導波路202の区間は、隣接する光カプラ220a等から抽出される光が必ずしも逆位相となるように構成する必要はない。この場合には、位相シフタ222a等が非動作状態であるときに主極大ビーム236を動作角度範囲の中央に置くか又は所定の偏向角θの位置に置くかにより、隣接する光カプラ220a等の間のバス導波路202の区間を、隣接する光カプラ220a等から抽出される光の互いの位相差が2πの整数倍又は所定の値となるように構成するものとすることができる。Therefore, for example, a substrate having an electro-optical effect such as LiNbO 3 is used as the
図2に戻り、OPA104は、より具体的には以下のように構成されている。
上述したとおり、光カプラ220a等にそれぞれ接続された導波ライン204a等のそれぞれの光出力端210a等は、基板200の第1の方向であるY方向に平行なライン232に沿って、所定の間隔pで配されている。また、光カプラ220a、220b、220c、220dは、第1の方向に直交する第2の方向であるX方向に沿って第1の所定距離dをもって互いに離間し、且つ、Y方向に沿って上記所定の間隔pと上記第1の所定距離dとを加算した距離である第2の所定距離s(=d+p)をもって互いに離間するように配されている。Returning to FIG. 2, the
As described above, the
また、導波ライン204a、204b、204c、204dは、それぞれ、光カプラ220a、220b、220c、220dにその一端が接続されてY方向に延在する直線導波路204a−1、204b−1、204c−1、204d−1(それぞれ斜めハッチング部分)と、当該直線導波路のそれぞれに接続され、光出力端210a、210b、210c、210dに向かって光の伝搬方向を90°変換する曲がり導波路204a−2、204b−2、204c−2、204d−2(それぞれ図示クロスハッチング部分)と、により構成されている。ここで、曲がり導波路204a−2、204b−2、204c−2、204d−2は、互いに同じ曲率rをもつ。
The
これにより、直線導波路204a−1の長さに対する直線導波路204b−1、204c−1、204d−1の長さの差分は、光カプラ220a等のY方向の配列間隔sと、光出力端210a等の配列間隔pとにより定まり、それぞれ、−s+p、−2s+2p、−3s+3pとなる。上記のとおり、s=d+pであるので、上記差分は、それぞれ、−d、−2d、−3dとなる。
Thereby, the difference between the lengths of the
また、直線導波路204a−1、204b−1、204c−1、204d−1に接続された曲がり導波路204a−2、204b−2、204c−2、204d−2から、ライン232に配列されたそれぞれの光出力端210a、210b、210c、210dまでの長さは、光カプラ220a等のX方向の配列間隔dで定まり、それぞれ、0、d、2d、3dとなる。
In addition, the
したがって、上記直線導波路204a−1に対する直線導波路204b−1、204c−1、204d−1の長さの差分−d、−2d、−3dは、曲がり導波路204a−2、204b−2、204c−2、204d−2から光出力端210a、210b、210c、210dまでの長さの差により相殺され、導波ライン204a、204b、204c、204dは、互いに同じ長さ、従って同じ光路長を持つものとなる。
Therefore, the difference in length -d, -2d, -3d of the
さらに、OPA104のバス導波路202は、その一部が光カプラ220a等の一部を構成する複数の蛇行導波路が縦続接続されて構成されている。より具体的には、バス導波路202は、図2に示す点A1と点A2とを接続する蛇行導波路202−1と、点A2と点A3とを接続する蛇行導波路202−2と、点A3と点A4とを接続する蛇行導波路202−3と、が縦続接続されて構成されている。
Further, the
蛇行導波路202−1、202−2、202−3は、いずれも同様の構成を有しているので、以下では、蛇行導波路202−1を例にとって、その構成の詳細を説明する。 The serpentine waveguides 202-1, 202-2, and 202-3 all have the same configuration, and therefore, the configuration of the serpentine waveguide 202-1 will be described by way of example.
図3は、蛇行導波路202−1の構成を示す部分詳細図である。蛇行導波路202−1は、2つの直線導波路300、302(共に、図示斜線ハッチング部分)と、3つの曲がり導波路310、312、314とを有する。曲がり導波路310、312、314は、例えば同じ曲率半径rを持つ円弧状導波路である。曲がり導波路310は、光の伝搬方向を180°変換する第1の曲がり導波路であり、曲がり導波路312、314は、光の伝搬方向を90°変換する2つの第2の曲がり導波路である。
FIG. 3 is a partial detailed view showing the configuration of the meandering waveguide 202-1. The meandering waveguide 202-1 has two
なお、図3においては、図を簡略化して理解を容易にするため、位相シフタ222a、224a及びヒータ226a、228aの図示を省略しているが、実際には、直線導波路300、302には、それぞれ、位相シフタ222a及び224aが設けられている。
Although the
そして、直線導波路300、302は、曲がり導波路310を曲がり導波路312、314にそれぞれ接続している。したがって、点A1及び点A2にそれぞれつながる第2の曲がり導波路である曲がり導波路312、314の一部が、それぞれエバネセントカプラである隣接する光カプラ220a、220bの一部を構成している(図2)。
The
ここで、上述のとおり、隣接する光カプラ220a等は第1の方向であるY方向に沿って第2の所定距離sをもって互いに離間するように配されているので、点A1−A2間のY方向の距離はsとなる。また、曲がり導波路312、314は同じ曲率半径rをもつので、曲がり導波路312が直線導波路300に接続する位置と曲がり導波路314が直線導波路302に接続する位置との間のY方向に沿った距離もsとなる。
Here, as described above, the adjacent
また、隣接する光カプラ220a等は第2の方向であるX方向に沿って第1の所定距離dだけ離間するように配されているので、点A1−A2間のX方向の距離はdである。また、本実施形態の蛇行導波路202−1等は、X方向のサイズを小さくするため、X方向に延在する直線導波路を含まないので、
d=4r (2)
である。Further, since the adjacent
d = 4r (2)
It is.
直線導波路300及び302の長さをそれぞれq及びbとすると、蛇行導波路202−1の経路長Lc(すなわち、点A1からA2までの経路長Lc)は、
Lc=b+q+2πr (3)
となる。また、図3より、
b=s+q (4)
の関係が成り立つ。Assuming that the lengths of the
Lc = b + q + 2πr (3)
It becomes. Also, from FIG.
b = s + q (4)
The relationship of
ここで、隣接する光カプラ220a、220bから導波ライン204a、204bに出力される光の位相差φ0は、入力光の波長をλ0とすると、次式で与えられる。Here, assuming that the wavelength of the input light is λ 0 , the phase difference φ 0 of the light output from the adjacent
上述したように、本実施形態では、隣接する光カプラ220a等から出力される光の位相を互いに逆位相(したがって、位相差をπの奇数倍)とするので、
φ0=π(2i+1) (i=0,1,2,…) (6)
である。したがって、式(5)と式(6)から、次式が成り立つ必要があることがわかる。As described above, in this embodiment, the phases of light output from the adjacent
φ 0 = π (2i + 1) (i = 0, 1, 2,...) (6)
It is. Therefore, it can be understood from the equations (5) and (6) that the following equation needs to hold.
また、式(7)は、式(3)を用いて、次式となる。
ここで、曲率半径rは、曲がり導波路310、312、314の曲がり導波損失が所定量を超えない設計値として与えられる。したがって、蛇行導波路202−1の第1の所定距離dは、光学特性の設計値として与えられる。また、配列間隔pは、使用する光の波長と主極大ビーム236の偏向角θについての要求から定まる光学特性の設計値として与えられる。すなわち、第2の所定距離s(=d+p)も、光学特性の設計値から与えられる。
Here, the radius of curvature r is given as a design value in which the bending waveguide loss of the bending
したがって、Lcは、光学特性設計から定まるs及びdに対して、直線導波路300及び302の長さb及びqを調整することにより定まる。このb及びqは、式(4)を満たし、dは式(2)を満たすので、式(8)に式(4)及び式(2)を適用して、次式を得る。
Therefore, Lc is determined by adjusting the lengths b and q of the
結論として、蛇行導波路202−1により隣接する光カプラ220a及び220bから導波ライン204a、204bへ出力される光の位相を互いに逆位相とするための条件は、次式となることがわかる。
As a conclusion, it can be seen that the condition for making the phases of light output from the adjacent
換言すれば、式(10)及び式(4)を満たす長さq及びbを持つように、直線導波路300及び302の距離q及びbを設定することで、隣接する光カプラ220a及び220bから導波ライン204a、204bへ出力される光の位相を互いに逆位相とすることができる。
In other words, by setting the distances q and b of the
そして、他の蛇行導波路202−2、202−3も、蛇行導波路202−1と同様に設計することにより、隣接するすべての光カプラ220a等の間において、対応する導波ライン204a等へ出力する光の位相を互いに逆位相とすることができる。そして、位相シフタ222a等により通電することで、隣接する全ての光カプラ220a等の間で等量の位相シフトを発生させれば、アンテナエレメントアレイ208から出力される主極大ビーム236の偏向角を変化させることができる。
Further, by designing the other meandering waveguides 202-2 and 202-3 in the same manner as the meandering waveguide 202-1, it is possible to connect to the
なお、本実施形態においては、蛇行導波路202−1の直線導波路300及び302の双方に位相シフタ222a及び224aを設けているが、必要とされる位相シフト量や制御の際の消費電力条件によって、直線導波路300及び302の一方又は双方に位相シフタ222a等を設けるものすることができる。なお、蛇行導波路202−2、202−3についても同様である。
In the present embodiment, the
図4A及び図4Bは、アンテナエレメントアレイ208から出力される光の遠視野像を示す図である。図4A及び図4Bともに、横軸は、基板200のエッジ234の法線238から測った偏向角θに対するsinθの値、縦軸は光の強度である。
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing far-field patterns of light output from the
図4Aは、位相シフタ222a等が非動作状態であって隣接するアンテナエレメント206a等から出力される光の位相が互いに逆位相(すなわち、位相差がπの奇数倍)であるときの遠視野像を示している。2つの主極大ビームに相当する2つのメインローブ400、402が、それぞれ動作範囲(すなわち、主極大ビームの移動可能角度範囲)の両端に位置している。
FIG. 4A is a far-field image when the
図4Bは、位相シフタ222a等により隣接するアンテナエレメント206a等の間に大きさπの位相シフトが導入されて、隣接するアンテナエレメント206a等から出力される光の位相が同じ(すなわち、位相差が2πの整数倍)になったときの、遠視野像を示している。一方の主極大ビームが移動し、当該主極大ビームに相当する一つのメインローブ404が、動作範囲の中央に位置している。
In FIG. 4B, a phase shift of size π is introduced between
なお、上述した実施形態では、アンテナエレメント206a等は、通常の直線導波路であって導波ライン204a等が伝搬した光を基板200のエッジ234に配された光出射端212a等から出力するものとしたが、これには限られない。例えば、アンテナエレメント206a等を、その幅又は厚さが周期的に変化する摂動導波路により構成されるグレーティングベースのアンテナエレメントとし、導波ライン204a等が伝搬した光を基板200の表面から線状の光として出力するものとすることができる。この場合、位相シフタ222a等を動作させることで、X方向から見たときの基板200の表面法線に対する主極大ビームの偏向角を変化させるものとすることができる。
In the embodiment described above, the
図5A及び図5Bは、アンテナエレメント206a等に代えて用いることのできる、上記のような摂動導波路の例を示す図である。図5A、図5Bにおいて、図2における構成要素と同じ要素については、同じ符号を用いて示している。
FIGS. 5A and 5B show examples of the above-described perturbation waveguides that can be used instead of the
図5Aにおいて、図示左は基板200の表面のうち摂動導波路で構成されるグレーティングベースのアンテナエレメントが形成される部分を示した平面図、図示右は図示左の平面図におけるDD断面図である。図5Aでは、基板200表面から見た導波路の幅が周期的に変化する摂動導波路であるアンテナエレメント206a−1、206b−1、206c−1、206d−1が用いられている。アンテナエレメント206a−1等は、ライン232の位置で導波ライン204a等と接続されている。アンテナエレメント206a−1等のそれぞれは、DD断面図において矢印で示す方向に、その長さ方向に沿って分布した光を基板200の表面から出射する。これにより、アンテナエレメント206a−1等のそれぞれは、基板200の表面においてX方向に延在する線状光源として作用し、基板200の表面から上方へ向かう主極大ビームを生成する。この構成においては、位相シフタ222a等を動作させることで、X方向から見たときの基板200の表面法線に対する主極大ビームの偏向角を変化させるものとすることができる。
In FIG. 5A, the left in the figure is a plan view showing a portion of the surface of the
図5Bにおいて、図示左は基板200の表面のうち摂動導波路で構成されるグレーティングベースのアンテナエレメントが形成される部分を示した平面図、図示右は図示左の平面図におけるEE断面図である。図5Bでは、導波路の厚さが周期的に変化する摂動導波路であるアンテナエレメント206a−2、206b−2、206c−2、206d−2が用いられている。アンテナエレメント206a−2等は、ライン232の位置で導波ライン204a等と接続されている。アンテナエレメント206a−2等のそれぞれは、EE断面図において矢印で示す方向に、その長さ方向に沿って分布した光を基板200の表面から出射する。これにより、アンテナエレメント206a−2等のそれぞれは、基板200の表面においてX方向に延在する線状光源として作用し、基板200の表面から上方へ向かう主極大ビームを生成する。この構成においては、図5Aと同様に、位相シフタ222a等を動作さることで、X方向から見たときの基板200の表面法線に対する主極大ビームの偏向角を変化させるものとすることができる。
In FIG. 5B, the left in the figure is a plan view showing a portion of the surface of the
以上、説明したように、本発明のOPA104は、基板200上に形成された光導波路により構成されるソリッドステート型の光フェーズドアレイである。OPA104は、入力光が伝搬するバス導波路202と、バス導波路202上に配された、当該バス導波路202を伝搬する光の一部をそれぞれ抽出する複数の光カプラ220a等と、を備える。また、OPA104は、複数の光カプラ220a等が抽出した光をそれぞれ伝搬する複数の導波ライン204a等と、バス導波路202に設けられた位相シフタ222a等と、を備える。また、複数の導波ライン204a等は互いに等しい光路長を持ち、位相シフタ222a等は、バス導波路202のうち隣接する光カプラ220a等が挟むそれぞれの区間に設けられている。
As described above, the
この構成によれば、導波ライン204a等が互いに同じ光路長を持つので、位相シフタ222a等が非動作状態である場合に隣接する光出力端210a等(従って、隣接する光出射端212a等)から出力される光の位相差は、主としてバス導波路202に沿った複数の光カプラ220a等の互いの位置関係により定まる。すなわち、当該位置関係により定まる位相差に対して付加的に発生する位相シフトがないので、位相シフトのオフセットを補償する必要がなく、単純な制御によりOPA104を動作させることができる。
According to this configuration, since the
また、位相シフタ222a等を動作させた場合に、光カプラ220a等から導波ライン204a等に向けて出力される光の位相シフト量は、バス導波路202に沿って光入力端230に最も近い順に、複数の位相シフタ222a等により生ずる位相シフトが順次累積された位相シフト量となるので、位相シフタ222a等のそれぞれにより比較的小さな位相シフトを与えるだけで、2πを超える累積位相シフトを精度よく生じさせて、アンテナエレメントアレイ208から出射する主極大ビーム236の出射方向を変化させることができる。
In addition, when the
OPA104は、また、複数の光カプラ220a等にそれぞれ接続された複数の導波ライン204a等のそれぞれの光の光出力端210a等が、基板200の第1の方向であるY方向に平行なライン232に沿って所定の間隔pで配されている。また、複数の光カプラ220a等は、Y方向に直交する第2の方向であるX方向に沿って第1の所定距離dをもって互いに離間し、且つY方向に沿って第2の所定距離s(=d+p)をもって互いに離間するよう配されている。そして、複数の導波ライン204a等は、それぞれ、複数の光カプラ220a等の一つにその一端が接続されてX方向に延在する直線導波路204a−1等と、当該直線導波路204a−1等に接続され、当該導波ライン204a等の光出力端210a等に向かって光の伝搬方向を90°変換する曲がり導波路204a−2等と、により構成されている。さらに、バス導波路202は、その一部が光カプラ220a等の一部を構成する複数の蛇行導波路202−1等が縦続接続されて構成されている。
The
この構成によれば、互いに同じ光路長を持つ導波ライン204a等をシンプルに構成することができる。また、より多くのチャネルを設けるには縦続接続する蛇行導波路202−1等及び対応する導波ライン204a等を所定の間隔で追加配置するだけでよいので、設計拡張性の高いOPAを実現することができる。
According to this configuration, the
また、OPA104では、光カプラ220a等は、所定距離を隔てて近接する2つの光導波路間のエバネセント波を介した光の結合を利用するエバネセントカプラで構成されている。また、バス導波路202を構成する蛇行導波路202−1等は、直線導波路300、302と、曲がり導波路310、312、314とを有し、蛇行導波路202−1等の曲がり導波路312、314の一部が光カプラ220a等であるエバネセントカプラの一部を構成している。
Further, in the
この構成によれば、バス導波路202の伝搬損失を増加させることなく、バス導波路202を伝搬する光を導波ライン204a等へ分配することができる。
According to this configuration, it is possible to distribute the light propagating through the
また、OPA104では、蛇行導波路202−1を構成する曲がり導波路は、光の伝搬方向を180°変換する一つの第1の曲がり導波路310と、光の伝搬方向を90°変換する2つの第2の曲がり導波路312、314と、第1の曲がり導波路310を2つの第2の曲がり導波路312及び314にそれぞれ接続する2つの直線導波路300、302で構成されている。そして、2つの第2の曲がり導波路312、314のそれぞれの一部が、隣接するエバネセントカプラである光カプラ220a、220bの一部を構成している。
Further, in the
この構成によれば、所定の距離間隔で配された隣接する光カプラ220a等を、同じ所定の光路長を持つ蛇行導波路202−1等により接続するという単純な構成で、隣接する光カプラ220a等から導波ライン204a等へ出射する各光の間の位相差が一定となるようにすることができる。
According to this configuration, the adjacent
また、OPA104では、位相シフタ222a等は、第1の曲がり導波路310を2つの第2の曲がり導波路312、314に接続する2つの直線導波路300、302の一方又は双方に設けられている。この構成によれば、蛇行導波路202−1に沿った位相シフタ222a、224aのトータルの長さを、直線導波路300及び302の長さを加算した長さの範囲まで自由に選択することができるので、位相シフタ222a、224aの動作電圧についての設計自由度が向上する。
Further, in the
また、OPA104では、位相シフタ222a等は、バス導波路202の一部に設けられたヒータ226a等、228a等により構成される。そして、ヒータ226a等、228a等は、同じ電流を通電したときに互いに同じ温度となるように、長さ、幅、及び厚さを含むサイズ、並びに形状が、互いに同じとなるように構成されている。この構成によれば、バス導波路202上に金属薄膜等を設けるだけの簡易な構成で、バス導波路202を伝搬する光に位相シフトを与えることができる。また、ヒータ226a等、228a等に同じ電流を流すだけで、隣接する光カプラ220a等から導波ライン204a等へ出射する各光の間に同じ位相シフトを生じさせることができる。
Further, in the
また、OPA104では、バス導波路202に沿った隣接する光カプラ220a等の間のそれぞれの区間は、全て同じ長さで構成され、隣接する光カプラ220a等から抽出される光の互いの位相差がすべて同じ所定の値となるように構成されている。
Further, in the
この構成によれば、位相シフタ222a等が非動作状態の場合の主極大ビーム236の出射方向(初期方向)を、任意の所定の方向に設定することができる。これにより、例えば、本光フェーズドアレイをLiDARセンサに用いた場合に、動作開始において最初に探索すべき方向に主極大ビーム236の初期方向を予め設定しておくことができるので、所望の方向の空間情報を迅速に取得することが可能となる。
According to this configuration, it is possible to set the emission direction (initial direction) of the main
また、OPA104では、バス導波路202に沿った隣接する光カプラ220a等の間のそれぞれの区間は、全て同じ長さで構成され、隣接する光カプラ220a等から抽出される光の互いの位相差がすべてπの奇数倍又は2πの整数倍となるように構成されている。
Further, in the
この構成によれば、位相シフタ222a等が非動作状態であるときの主極大ビーム236の出射方向を動作範囲の端又は中央に設定して、動作開始時に主極大ビーム236を端から端へ移動させて全動作範囲をスキャンしたり、動作範囲の中央から所望の方向へ移動させてスキャンを行うことができる。
According to this configuration, the emission direction of the main
また、OPA104では、導波ライン204a等のそれぞれに接続するアンテナエレメント206a等として、その幅方向又は深さ方向のサイズが変化する摂動導波路で構成されたグレーティングベースのアンテナエレメントを用い、当該摂動導波路のそれぞれにより基板200の表面から光が出力されるよう構成することができる。この構成によれば、上記摂動導波路の長さに沿って線状の主極大ビームを基板200の表面から出射させることができるので、例えば三次元空間マッピングを行うLiDARセンサを容易に構成することができる。
Further, in the
また、本発明は、OPA104を用いたLiDARセンサ100である。この構成によれば、複雑な制御を必要とせず、比較的少ない位相シフトで動作する、ソリッドステート型のOPA104を用いて、高信頼で且つ制御の容易なLiDARセンサを実現することができる。
Further, the present invention is a
なお、本発明は上記実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。 The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention.
例えば、上記実施形態では、アンテナエレメント206a等もバス導波路202等と同じ一枚の基板200上に構成されるものとしたが、これには限られない。例えば、アンテナエレメント206a等を基板200とは別の基板上に構成するものとして、導波ライン204a等とアンテナエレメント206a等とを、基板200上に形成した直線導波路や光ファイバを介して光学的に接続するものとすることができる。
For example, in the above embodiment, the
100…LiDARセンサ、102…光源、104…光フェーズドアレイ(OPA)、106…受光センサ、108…処理装置、200…基板、202…バス導波路、202−1、202−2、202−3…蛇行導波路、204a、204b、204c、204d…導波ライン、204a−1、204b−1、204c−1、204d−1、300、302…直線導波路、204a−2、204b−2、204c−2、204d−2、310、312、314…曲がり導波路、206a、206a−1、206a−2、206b、206b−1、206b−2、206c、206c−1、206c−2、206d、206d−1、206d−2…アンテナエレメント、208…アンテナエレメントアレイ、210a、210b、210c、210d…光出力端、212a、212b、212c、212d…光出射端、220a、220b、220c、220d…光カプラ、222a、222b、222c、224a、224b、224c…位相シフタ、226a、226b、226c、228a、228b、228c…ヒータ、230…光入力端、232…ライン、234…エッジ、236…主極大ビーム、238…法線、400、402、404…メインローブ。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
入力光が伝搬するバス導波路と、
前記バス導波路の上に配された、当該バス導波路を伝搬する光の一部をそれぞれ抽出する複数の光カプラと、
前記複数の光カプラが抽出した光をそれぞれ伝搬する複数の導波ラインと、
前記バス導波路に設けられた位相シフタと、
を備え、
前記複数の光カプラは、前記バス導波路に沿って縦続接続され、
前記位相シフタは、前記バス導波路のうち隣接する前記光カプラが挟むそれぞれの区間に設けられ、
前記バス導波路に沿った隣接する前記光カプラの間のそれぞれの区間は、全て同じ長さで構成され、前記位相シフタのいずれにも通電しない状態において隣接する前記光カプラから抽出される光の互いの位相差がすべて同じ所定の値となるように構成されており、
前記複数の導波ラインは、
互いに等しい光路長を持ち、
前記複数の導波ラインのそれぞれは、対応する前記複数の光カプラから、互いに同じ方向に延在する部分を有し、
前記複数の導波ラインの光出射端は、前記延在する方向に平行な一のラインに沿って所定の間隔で配列されて、前記延在する方向と直交する方向へ光を出射する、
よう構成されている、
光フェーズドアレイ。 An optical phased array comprising an optical waveguide formed on a substrate, the optical phased array comprising:
A bus waveguide through which input light propagates,
A plurality of optical couplers disposed on the bus waveguide for respectively extracting a part of light propagating in the bus waveguide;
A plurality of waveguide lines respectively propagating the light extracted by the plurality of optical couplers;
A phase shifter provided in the bus waveguide;
Equipped with
The plurality of optical couplers are cascaded along the bus waveguide,
The phase shifters are provided in respective sections sandwiching the adjacent optical couplers in the bus waveguide,
The sections between the adjacent optical couplers along the bus waveguide are all configured to have the same length, and the light extracted from the adjacent optical couplers in a state in which none of the phase shifters is energized All the phase differences are configured to have the same predetermined value,
The plurality of waveguide lines are
Have equal optical path lengths,
Wherein each of the plurality of waveguide line, from a corresponding plurality of optical couplers, have a portion extending in the same direction,
Light emitting end of said plurality of waveguide lines, before being arranged in the direction Kinobe standing along one line parallel at a predetermined interval, for emitting light in a direction perpendicular to the forward direction of Kinobe standing ,
Is configured as
Optical phased array.
請求項1に記載の光フェーズドアレイ。 The predetermined value is an odd multiple of π or an integer multiple of 2π.
The optical phased array according to claim 1.
前記複数の光カプラは、前記第1の方向に直交する第2の方向に沿って第1の所定距離をもって互いに離間し、且つ前記第1の方向に沿って前記所定の間隔と前記第1の所定距離とを加算した距離である第2の所定距離をもって互いに離間するよう配されており、
前記複数の導波ラインは、それぞれ、前記複数の光カプラの一つにその一端が接続された前記第1の方向に延在する直線導波路と、当該直線導波路に接続され、当該導波ラインの出力端に向かって光の伝搬方向を90°変換する曲がり導波路と、により構成されている、
請求項1又は2に記載の光フェーズドアレイ。 The light emission ends of the light of the plurality of waveguide lines connected to the plurality of optical couplers are arranged at predetermined intervals along a line parallel to the first direction of the substrate,
The plurality of optical couplers are spaced apart from each other by a first predetermined distance along a second direction orthogonal to the first direction, and the first and second optical couplers are separated from each other along the first direction. It is arranged to be separated from each other by a second predetermined distance which is a distance obtained by adding the predetermined distance and
The plurality of waveguide lines are respectively connected to the linear waveguide extending in the first direction, one end of which is connected to one of the plurality of optical couplers, and the linear waveguide; A curved waveguide that converts the light propagation direction by 90 ° toward the output end of the line;
The optical phased array according to claim 1 or 2.
前記光カプラは、エバネセントカプラで構成されており、
前記バス導波路を構成する前記蛇行導波路のそれぞれは、直線導波路と曲がり導波路とを有し、
前記蛇行導波路の前記曲がり導波路の一部が前記エバネセントカプラの一部を構成する、
請求項1ないし3のいずれか一項に記載の光フェーズドアレイ。 The bus waveguide is configured by cascading a plurality of serpentine waveguides, a part of which constitutes a part of the optical coupler,
The optical coupler is composed of an evanescent coupler,
Each of the meandering waveguides constituting the bus waveguide has a linear waveguide and a curved waveguide,
A portion of the curved waveguide of the serpentine waveguide constitutes a portion of the evanescent coupler,
The optical phased array according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の光フェーズドアレイ。 The phase shifter is provided to the linear waveguide included in the meandering waveguide.
The optical phased array according to claim 4.
前記ヒータは、同じ電流を通電したときに互いに同じ温度となるように、前記直線導波路に沿った長さ、幅、及び厚さを含むサイズ、並びに形状が、互いに同じとなるように構成されている、
請求項5に記載の光フェーズドアレイ。 Each of the phase shifters is constituted by a heater provided on the substrate,
The heaters are configured to be the same in size, as well as in shape, including the length, width, and thickness along the linear waveguide, such that the same current flows when the same current is applied. ing,
The optical phased array according to claim 5.
前記2つの第2の曲がり導波路のそれぞれの一部が、隣接する前記エバネセントカプラの一部を構成している、
請求項4ないし6のいずれか一項に記載の光フェーズドアレイ。 The meandering waveguide includes one first bending waveguide that converts the propagation direction of light by 180 °, two second bending waveguides that convert the propagation direction of light by 90 °, and the first bending waveguide. Consisting of two straight waveguides connecting the waveguide to the two second curved waveguides,
A portion of each of the two second bending waveguides constitutes a portion of the adjacent evanescent coupler,
The optical phased array according to any one of claims 4 to 6.
請求項1ないし7のいずれか一項に記載の光フェーズドアレイ。 Each of the waveguide lines is connected to a grating-based antenna element composed of a perturbation waveguide whose size in the width direction or depth direction changes, and the surface of the substrate is connected by the perturbation waveguides. Is configured to output light from
The optical phased array according to any one of claims 1 to 7.
請求項1ないし8のいずれか一項に記載の光フェーズドアレイ。 The material of the substrate is any of Si 3 N 4 , Si, SiON, LiNbO 3 , LiTaO 3 , and SiC.
The optical phased array according to any one of claims 1 to 8.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/016558 WO2019207638A1 (en) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Optical phased array and lidar sensor using same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6513884B1 true JP6513884B1 (en) | 2019-05-15 |
JPWO2019207638A1 JPWO2019207638A1 (en) | 2020-05-07 |
Family
ID=66530750
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018523528A Active JP6513884B1 (en) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Optical phased array and LIDAR sensor using the same |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6513884B1 (en) |
CN (1) | CN112204457B (en) |
WO (1) | WO2019207638A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111487602A (en) * | 2020-05-26 | 2020-08-04 | 中国电子科技集团公司电子科学研究院 | Optical phased array, laser radar and optical power distribution method |
KR102146052B1 (en) * | 2020-03-31 | 2020-08-20 | 국방과학연구소 | Optical phased array based on LADAR system applying sequential control technique per channel and controlling method |
US20240056184A1 (en) * | 2022-08-15 | 2024-02-15 | Raytheon Company | Photonic integrated circuit (pic)-based optical phased array with integrated gyroscopic sensor |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11215760B2 (en) | 2020-02-25 | 2022-01-04 | Honeywell International Inc. | Device for emission of arbitrary optical beam profiles from a chip to free space |
CN112910561B (en) * | 2021-01-11 | 2022-04-19 | 浙江大学 | Rapid capturing method of wireless laser communication system based on optical phased array |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6219471B1 (en) * | 1999-01-15 | 2001-04-17 | Lucent Technologies Inc. | Optical device having equal length waveguide paths |
US20120045163A1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-02-23 | University Of Rochester | Optical circuit apparatus, method, and application |
JP2017161591A (en) * | 2016-03-07 | 2017-09-14 | 株式会社豊田中央研究所 | Refractive index control element, optical phase shifter, light switch and method for manufacturing refractive index control element |
JP2017187649A (en) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | 株式会社豊田中央研究所 | Optical phased array and optical antenna |
JP2018010118A (en) * | 2016-07-13 | 2018-01-18 | 日本放送協会 | Optical deflector |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7376311B2 (en) * | 2005-10-06 | 2008-05-20 | Lucent Technologies Inc. | Method and apparatus for wavelength-selective switches and modulators |
KR102350191B1 (en) * | 2013-01-08 | 2022-01-17 | 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지 | Optical phased arrays |
-
2018
- 2018-04-24 JP JP2018523528A patent/JP6513884B1/en active Active
- 2018-04-24 WO PCT/JP2018/016558 patent/WO2019207638A1/en active Application Filing
- 2018-04-24 CN CN201880092425.6A patent/CN112204457B/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6219471B1 (en) * | 1999-01-15 | 2001-04-17 | Lucent Technologies Inc. | Optical device having equal length waveguide paths |
US20120045163A1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-02-23 | University Of Rochester | Optical circuit apparatus, method, and application |
JP2017161591A (en) * | 2016-03-07 | 2017-09-14 | 株式会社豊田中央研究所 | Refractive index control element, optical phase shifter, light switch and method for manufacturing refractive index control element |
JP2017187649A (en) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | 株式会社豊田中央研究所 | Optical phased array and optical antenna |
JP2018010118A (en) * | 2016-07-13 | 2018-01-18 | 日本放送協会 | Optical deflector |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
KWONG ET AL.: "On-chip silicon optical phased array for two-dimensional beam steering", OPTICS LETTERS, vol. 39, no. 4, JPN6018045884, 15 February 2014 (2014-02-15), US, pages 941 - 944, XP001587903, ISSN: 0003924483, DOI: 10.1364/OL.39.000941 * |
YAACOBI ET AL.: "Integrated phased array for wide-angle beam steering", OPTICS LETTERS, vol. 39, no. 15, JPN6018027385, 1 August 2014 (2014-08-01), US, pages 4575 - 4578, XP055497363, ISSN: 0003924482, DOI: 10.1364/OL.39.004575 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102146052B1 (en) * | 2020-03-31 | 2020-08-20 | 국방과학연구소 | Optical phased array based on LADAR system applying sequential control technique per channel and controlling method |
CN111487602A (en) * | 2020-05-26 | 2020-08-04 | 中国电子科技集团公司电子科学研究院 | Optical phased array, laser radar and optical power distribution method |
CN111487602B (en) * | 2020-05-26 | 2022-08-16 | 中国电子科技集团公司电子科学研究院 | Optical phased array, laser radar and optical power distribution method |
US20240056184A1 (en) * | 2022-08-15 | 2024-02-15 | Raytheon Company | Photonic integrated circuit (pic)-based optical phased array with integrated gyroscopic sensor |
US11962346B2 (en) * | 2022-08-15 | 2024-04-16 | Raytheon Company | Photonic integrated circuit (PIC)-based optical phased array with integrated gyroscopic sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112204457B (en) | 2024-01-19 |
WO2019207638A1 (en) | 2019-10-31 |
JPWO2019207638A1 (en) | 2020-05-07 |
CN112204457A (en) | 2021-01-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6513884B1 (en) | Optical phased array and LIDAR sensor using the same | |
CN110678774B (en) | Distance measuring sensor | |
US20190204419A1 (en) | Optical deflection device and lidar apparatus | |
JP7324916B2 (en) | light structure | |
US11079541B2 (en) | Optical deflection device and LIDAR apparatus | |
US10209603B2 (en) | Switching optical antenna, switching optical antenna array, and optical scanning device | |
López et al. | Planar-lens enabled beam steering for chip-scale LIDAR | |
CN109212506B (en) | Beam steering device and light detection and ranging device | |
KR20200051519A (en) | Wavelength division multiplexing LIDAR | |
JP2019534480A (en) | A low-cost and compact optical phase array with electro-optic beam steering | |
CN112673273B (en) | Laser radar device | |
WO2019014596A1 (en) | Solid-state light detection and ranging system based on an optical phased array with an optical power distribution network | |
US11194223B2 (en) | Densely-packed optical phased arrays via k-vector mismatch and metamaterial rods | |
US20220121080A1 (en) | Optical beam scanning based on waveguide switching and position-to-angle conversion of a lens and applications | |
JP6513885B1 (en) | Optical integrated circuit and optical phased array and LiDAR sensor using the same | |
JP2018173537A (en) | Optical waveguide device and laser radar | |
KR20200094789A (en) | Devices for deflection of the laser beam | |
US20210063840A1 (en) | Phase Difference Measurement Device for Optical Phased Arrays | |
CN115398296A (en) | Optoelectronic transmitter with phased array antenna comprising an integrated control device | |
KR20230022147A (en) | optical device | |
JP4140724B2 (en) | Optically controlled phased array antenna device | |
KR20230047134A (en) | Tortuous Optical Phased Array with Dispersive Matched Waveguides | |
US11448823B1 (en) | Method, system, and apparatus for a LiDAR sensor with a large grating | |
JP2006323175A (en) | Light output method and light output device | |
JP2024515528A (en) | Reducing the size of the LIDAR system control assembly |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180427 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20180427 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20180622 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180724 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180918 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181127 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190117 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190326 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190410 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6513884 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |