CN108020937A - 光学移相器、光学相控装置、调节方法、LiDAR系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学移相器、光学相控装置、调节方法、LiDAR系统。本发明涉及一种光学移相器（1），其包括：波导（3），以及调节元件（4），‑所述调节元件被设立为调节由所述波导（3）引导的电磁辐射的相位，而且‑所述调节元件与电压源（6）连接，所述电压源（6）被设立为提供调节信号（7），用来调节由所述波导（3）引导的电磁辐射的相位，其中，所述调节信号（7）包括电压脉冲。

Description

光学移相器、光学相控装置、调节方法、LiDAR系统

技术领域

本发明涉及光学移相器、光学相控装置、用于调节电磁辐射的相位的方法、用于调节射线走向的方法以及LiDAR系统。

背景技术

在“大型纳米光电相控阵（Large-scale nanophotonics phased array）”（Sun等人，Nature（自然）493,195（2013年）））中，描述了二维光学相控装置（OPA）的结构。在这种情况下，大数目的垂直发射器布置成矩阵（阵列）。所述发射器被实施为光栅联结器，所述光栅联结器通过光波导来供应光。发射器之间的距离是射线能偏转得多强烈的量度。通过调节光在每个发射器上的相位以及光在远场中的干涉，可以产生任意的图案或可以在大角度范围内产生和移动紧贴的焦点。相位调节可以通过加热器来实现，所述加热器可以集成到光波导中。为此，可以分别给所述加热器施加电压。此外，还描述了LiDAR系统（LiDAR=Lightdetection and ranging（激光雷达））、即包括光学相控装置的系统。

发明内容

本发明的核心和优点

本发明涉及光学移相器、光学相控装置、用于调节射线走向的方法以及LiDAR系统。

在微系统技术领域，当前被小型化的光学系统是大量研究的主题。特别是，所谓的集成光学系统呈现了如下可能性：在非常紧凑的平坦的波导中引导并且处理光。在这种情况下，对光的引导的物理原理类似于如今的玻璃纤维线缆。可能的应用在于：借助于光学相控装置（OPA）来实现光学射线偏转单元，所述光学射线偏转单元免除了能移动的部分。这种射线偏转单元例如可以用作机械镜面的替代。OPA相对于环境影响（诸如机械碰撞）非常鲁棒并且能成本有利地来制造。此外，OPA可以非常紧凑地来实现。OPA的可能的应用例如在LiDAR系统的领域，所述LiDAR系统可以借助于电磁辐射来测量对象的形状和距离而且尤其是在自动驾驶的领域是令人感兴趣的。另一应用例如包括将OPA用于微型投影机（Pico-Projektor）或者平视显示器（Head-Up Display）。

本发明的在专利独立权利要求的特征的情况下的优点是：可以降低用来调节电磁辐射的相位的功率消耗并且因此可以提高光学移相器的效率。

这利用光学移相器来实现，所述光学移相器包括波导和调节元件，所述调节元件被设立为调节由所述波导引导的电磁辐射的相位，而且所述调节元件与电压源连接，所述电压源被设立为提供用于调节由波导引导的电磁辐射的相位的调节信号。所述光学移相器的特点在于：调节信号包括电压脉冲。优点是：因此，相对于给调节元件施加恒定电压的情况，可以降低所述光学移相器的能量需求。

在一个实施方式中，电压脉冲具有最大100纳秒（ns）的时长。优点是：因此，可以明显降低光学移相器的能量需求。

在一个实施方式中，电压脉冲包括三角形脉冲。可替换地或补充地，电压脉冲包括至少一个半正弦脉冲。可替换地或补充地，电压脉冲包括高斯形脉冲。这些实施方式的优点是，这种电压脉冲能简单地生成。

在所述光学移相器的一个实施方式中，调节元件至少部分地布置在波导的表面上。优点是：因此能够实现调节元件的紧凑的布置而且简化了调节元件到光学移相器中的集成。

光学相控装置包括：至少一个第一光学移相器，所述第一光学移相器被设立为调节如下电磁辐射的第一相位，所述电磁辐射由所述第一光学移相器的第一波导来引导；和至少一个第二光学移相器，所述第二光学移相器被设立为调节如下电磁辐射的第二相位，所述电磁辐射由所述第二光学移相器的第二波导来引导；以及一个控制单元，其中所述控制单元被设立为控制所述第一光学移相器和所述第二光学移相器的电压脉冲，用来调节所述第一相位和所述第二相位。优点是：因此，可以降低光学相控装置的能量需求，而且可以使对光学相控装置的紧凑的实现成为可能。

用于借助于光学移相器来调节电磁辐射的相位的方法的特点在于：通过给调节元件施加电压脉冲来调节电磁辐射的光学相位，所述电磁辐射由波导来引导。优点是：因此不必给光学移相器施加恒定电压，并且因此可以实现能量节约。

用于借助于光学相控装置来调节电磁辐射的射线走向的方法的特点在于：所述方法包括如下步骤。施加第一电压脉冲，用来调节如下电磁辐射的第一光学相位，所述电磁辐射由第一波导来引导；而且施加第二电压脉冲，用来调节如下电磁辐射的第二光学相位，所述电磁辐射由第二波导来引导。优点是：因此，可以提高光学相控装置的效率，因为光学相控装置的能量需求由于使用用来调节光学相位的电压脉冲而可以被降低。

在所述方法的一个实施方式中，第一电压脉冲和第二电压脉冲分别具有最大100ns的时长。优点是：因此，相对于施加恒定电压可以使能量节约成为可能。

包括射线偏转设备的LiDAR系统的特点在于：所述射线偏转设备包括光学相控装置。优点是：通过使用光学相控装置可以实现明显更紧凑的结构，而且可以省去能以机械方式移动的部分。因此，可以提高LiDAR系统相对于环境影响（诸如机械应力）的鲁棒性，而且可以提高LiDAR系统的使用寿命。另一优点是：可以成本有利地制造这种LiDAR系统。LiDAR系统例如在自动驾驶的领域是令人感兴趣的。LiDAR系统可以借助于电磁辐射来测量对象形状和与对象的距离。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在随后的描述中进一步予以阐述。在附图中相同的附图标记表示相同或起相同作用的要素。

其中：

图1示出了对光学移相器的俯视图，所述光学移相器与电压源连接；

图2示出了光学移相器的横截面；

图3a示出了包括第一电压脉冲的调节信号，所述第一电压脉冲被实施为矩形脉冲；

图3b示出了包括第一电压脉冲、第二电压脉冲和第三电压脉冲的调节信号，其中所述电压脉冲分别实施为三角形脉冲；

图4示出了包括第一电压脉冲、第二电压脉冲和第三电压脉冲的调节信号，其中所述电压脉冲分别实施为正弦形；

图5示出了包括第一电压脉冲和第二电压脉冲的调节信号，其中所述电压脉冲分别实施为高斯形；

图6示出了如下图表，所述图表依据第一曲线和第二曲线示出了在光学移相器的波导中的随时间的温度变化过程；

图7示出了光学相控装置的横截面，所述光学相控装置包括三个光学移相器；

图8示出了对光学相控装置的俯视图，所述光学相控装置包括三个光学移相器，其中所述光学移相器与三个电压源连接；

图9示出了用于借助于光学移相器来调节相位的方法；

图10示出了用于借助于光学相控装置来调节电磁辐射的射线走向的方法；而

图11示出了具有光学相控装置的LiDAR系统的框图。

具体实施方式

图1以俯视图示出了按照一个实施例的光学移相器1。光学移相器1包括波导3和调节元件4。调节元件4被设立为调节由波导3引导的电磁辐射的相位。调节元件4与电压源6连接。电压源6被设立为提供调节信号7，用来调节由波导3引导的电磁辐射的相位。在该实施例中，调节元件4布置在波导3上。在另一实施例中，调节元件4也可以仅仅部分地布置在波导3的表面上。调节信号7包括至少一个电压脉冲71、72、73。调节信号7的例子例如在图3a、图3b、图4和图5中示出。在这种情况下，电压脉冲71、72、73描述了如下电压，所述电压在时长701、702、703（所述时长701、702、703比光脉冲时长短）内取不等于零的值。这里，光脉冲时长是如下时长，在所述时长期间，光学功率为超过脉冲的光学峰值功率的1%。在图1中示出的实施例中，调节元件4实施为电印制导线，所述电印制导线布置在波导3上。借助于电压源6给所述印制导线施加电压。印制导线作为电阻来起作用。在给印制导线施加电压时，发生欧姆损耗，也就是说印制导线被加热，所述印制导线作为调节元件4来起作用。因为调节元件4布置在波导3上，所以波导3也被加热。通过在波导3中由调节元件4引起的温度变化，如下材料的折射率由于热光效应而被改变，波导3由所述材料来构造。温度变化取决于功率或取决于施加给调节元件4的电压。因此，折射率的变化也取决于施加给调节元件4的电压。折射率的变化导致光学渡越时间差，由此在波导中被引导的电磁辐射的相位被改变。相位取决于折射率，因而在波导3中被引导的电磁辐射的相位能通过给调节元件4施加电压来调节。借助于所述电压可以控制在波导中继续引导的电磁辐射的相位。从调节元件4到波导3的温度传递通常不是瞬间地发生，而是有时间延迟。在一定时间之后，当实现了从调节元件4到波导3的温度传递时，波导3处在所谓的平衡状态下，也就是说处在其中波导3至少近似具有恒定温度的状态下。如果给调节元件4施加恒定电压，那么通常在几微秒之后达到所述平衡状态。例如，在25μs的时间内50毫瓦（mW）的功率下，需要375纳焦（nJ）的开关能量。紧接在给调节元件4施加电压之后实现了在波导3中最大的温度变化。在波导3中的温度继续升高，直至达到平衡状态，然而明显比紧接在施加电压之后慢。在本发明中，替代恒定电压，给调节元件4施加至少一个电压脉冲71、72、73。被施加给调节元件4的电压脉冲71、72、73具有少量纳秒的、例如小于100ns的时长701、702、703。所施加的电压是用于电磁辐射的相位变化的量度。因而，例如可以通过电压来调节由波导3引导的电磁辐射的所希望的相位延迟。

图2示出了光学移相器1的横截面，如其例如在图1中示出的那样。波导3布置在衬底2上。波导3包括波导芯3"，所述波导芯在该实施例中被波导外罩3'围住。波导芯3"例如可以由氮化硅来实施。波导外罩3'例如可以由硅石或二氧化硅来实施。在该实施例中，调节元件4布置在波导3的第一侧5'上，其中第一侧5'表示波导3的背离衬底2的一侧。调节元件4例如可以由钛（Ti）来构造。可替换地或补充地，调节元件4可以由氮化钛（TiN）、掺杂硅、铂（Pt）或钯（Pd）来构造。在图2中没有示出调节元件4的可以与电压源6连接的电触点。

在图3a、图3b、图4和图5中示出了调节信号7的实施例。在x轴上绘制时间，在y轴上绘制电压。在图3a中，调节信号7包括第一电压脉冲71，所述第一电压脉冲71被实施为矩形脉冲。第一电压脉冲71在第一时长701内具有不等于零的恒定电压值，而在所有其它时间内具有为零的电压值。在图3b中，调节信号7包括第一电压脉冲71、第二电压脉冲72和第三电压脉冲73，其中所述电压脉冲71、72、73分别是三角形脉冲。三角形脉冲具有直至最大值的线性电压升高，而且接着重新线性地下降到零，所述最大值被称作电压脉冲71、72、73的振幅。脉冲的时长701、702、703对应于从在电压值为零处开始线性升高直至线性下降到电压值为零的时长。在第一时间点，第一电压脉冲71在第一时长701内被施加给调节元件4。在时间上在第一时间点之后的第二时间点，第二电压脉冲72在第二时长702内被施加给调节元件4。在该实施例中，第一电压脉冲71和第二电压脉冲72在时长701、702方面并且在振幅方面一致。在第二电压脉冲之后，在时间上跟随第二时间点的第三时间点跟随有第三电压脉冲73。第三电压脉冲具有第三时长703，所述第三时长703在该实施例中小于第一时长701。此外，第三电压脉冲73的振幅小于第一电压脉冲71和第二电压脉冲72的振幅。如果第一电压脉冲71被施加给调节元件4，那么在波导4中的相位按照第一电压脉冲71来调节。由调节元件4在波导3中传递的热量可以经过衬底2流出，使得重新出现最初的折射率并且借此也重新出现在波导3中的电磁辐射的最初的相位。在一段其中没有电压附在调节元件4上的时间之后，跟随有第二电压脉冲72。类似于第一电压脉冲71，所述第二电压脉冲72造成了在波导3中的电磁辐射的相位的改变。因为第一电压脉冲71和第二电压脉冲72在时长701、702和振幅方面都一致，所以相位由于第一电压脉冲71和第二电压脉冲72引起的改变也一致。由调节元件4在波导3中传递的热量可以经过衬底2流出，使得重新出现最初的折射率并且借此也重新出现在波导3中的电磁辐射的最初的相位。在一段其中没有电压附在调节元件4上的时间之后，施加第三电压脉冲73。由此，在波导3中引导的电磁辐射的相位被改变。因为第三电压脉冲73的振幅和时长703与第一和第二电压脉冲71、72的振幅和时长701、702有区别，所以由于第三电压脉冲73而像之前一样得到另一相位变化。通过选择被施加给调节元件4的电压脉冲71、72、73的振幅和时长701、702、703，可以调节相位变化或相位延迟的值。如果热量可以流出，那么重新出现最初的相位。在图4中，调节信号7包括第一电压脉冲71、第二电压脉冲72和第三电压脉冲73。在该实施例中，电压脉冲71、72、73被实施为半正弦脉冲。第二时长702与第三时长703一致，不过第二电压脉冲72与第三电压脉冲73在振幅方面、也就是说在最大电压值方面有区别。因此，第二电压脉冲72导致在波导3中的温度变化，所述温度变化与由第三电压脉冲73引起的温度变化不一致。因此，第二电压脉冲72引起不同于第三电压脉冲73的相位变化。在该实施例中，第一电压脉冲71和第三电压脉冲73的振幅一致，然而第一时长701小于第二和第三时长702、703。

在图5中示出了调节信号7的另一实施例，所述调节信号7包括第一电压脉冲71和第二电压脉冲72，其中所述电压脉冲71、72被实施为高斯形脉冲。第一时长701大于第二时长702，而第一电压脉冲71的振幅大于第二电压脉冲72的振幅。

调节信号7也可以包括超过三个电压脉冲71、72、73或者少于三个电压脉冲71、72、73。此外，可设想的是调节信号7的之前描述的实施例的组合。可替换地或补充地，调节信号7也可以包括电压脉冲71、72、73，所述电压脉冲71、72、73在形状方面有区别，例如由矩形脉冲和三角形脉冲构成的组合。

在图6中示出了图表，其中在x轴上绘制有以微秒为单位的时间，而在y轴上绘制有以摄氏度为单位的温度。图6示出了在光学移相器1中的热量传递，如所述光学移相器1例如在图2中示出的那样。光学移相器1例如引导具有905nm的波长的电磁辐射，其中波导3具有500nm的宽度和220nm的高度。宽度在图2中表示波导3平行于y轴的尺寸，而高度在图2中表示波导3平行于z轴的尺寸。波导芯3"例如由氮化硅来实施。如果波导3应该引导具有超过1300nm的波长的电磁辐射，那么波导芯3"例如可以由硅来实施。图6中的第一曲线描述了在电压脉冲71、72、73作为调节信号7被施加给调节元件4的时间内在波导3中的温度变化过程。通过施加电压脉冲71、72、73，在波导中达到60℃的温度变化。在该实施例中，电压脉冲71、72、73具有100ns的时长而且被实施为矩形脉冲，如其例如在图3a中示出的那样。图6中的第二曲线描述了在恒定电压作为调节信号7被施加给调节元件4的时间内在波导3中的温度变化过程。在这种情况下，在波导3中也实现了60℃的温度变化。在第一曲线8与第二曲线9的比较中明显的是：在电压脉冲71、72、73的情况下，在波导3中60℃的温度变化比在施加恒定电压（第二曲线9）的情况下更快地进行。电压脉冲71、72、73的瞬间加热功率大于恒定电压的瞬间加热功率。在两种情况下都实现了相同的相位变化。为此，在电压脉冲71、72、73的情况下，例如需要50nJ的能量，在恒定电压的情况下需要375nJ的能量。电压脉冲的时长701、702、703也可以被选择得小于100ns。优选地，所述时长701、702、703被选择得大于光脉冲时长。

在图7中示出了光学相控装置100的实施例。在该实施例中，光学相控装置包括第一光学移相器1'、第二光学移相器1"和第三光学移相器1'''，其中所述光学移相器1'、1"、1'''在该实施例中并排布置在平行于x-y平面的平面内，也就是说所述光学移相器1'、1"、1'''布置成2D阵列。光学相控装置也可以包括其它光学移相器1、1'、1"、1'''，其中所述其它光学移相器1、1'、1"、1'''沿z方向移动地布置在所述2D阵列之上和/或之下。在这里未示出的实施例中，在平行于x-y平面的平面内并排布置有十个光学移相器1、1'、1"、1'''。所述光学移相器1、1'、1"、1'''可以结构相同或者至少部分地具有彼此不同的结构型式。在所述这里未示出的实施例中，例如重叠地布置十个这种平面，使得所述光学移相器1、1'、1"、1'''布置成3D阵列。因为每个移相器1、1'、1"、1'''分别包括至少一个调节元件4，所以相位控制装置100接着包括一百个调节元件。因此，在每个调节元件4中的小的能量节约整体上造成了明显的能量节约。在图7中，三个移相器1、1'、1"、1'''结构相同地来实施，例如如之前描述的那样。第一移相器1'包括第一衬底21，在所述第一衬底21上布置有第一波导31，其中第一波导31包括第一波导芯31"，所述第一波导芯31"被第一波导外罩31'围住。在第一波导31的背离衬底21的一侧布置有第一调节元件41。第二移相器1"包括第二衬底22，在所述第二衬底22上布置有第二波导32，其中第二波导32包括第二波导芯32"，所述第二波导芯32"被第二波导外罩32'围住。在第二波导32的背离第二衬底22的一侧布置有第二调节元件42。第三移相器1'''包括第三衬底23，在所述第三衬底23上布置有第三波导33，其中第三波导33包括第三波导芯33"，所述第三波导芯33"被第三波导外罩33'围住。在第三波导33的背离第三衬底23的一侧布置有第三调节元件43。第三移相器1'''布置在第一移相器1'与第二移相器1"之间。第一调节元件41、第二调节元件42与第三调节元件43与电压源6连接，所述电压源6被设立为针对第一移相器1'提供第一调节信号7'，针对第二移相器1"提供第二调节信号7"并且针对第三移相器1'''提供第三调节信号7'''。在图7中示出的实施例中，电压源6集成到控制单元106中。可替换地或补充地，电压源6和控制单元106可以单独地来布置。控制单元106被设立为控制调节信号7'、7"、7'''。

在图8中示出了对光学相控装置100的俯视图，如所述光学相控装置100例如在图7中示出的那样。光学相控装置100包括三个光学移相器1'、1"、1'''，所述三个光学移相器1'、1"、1'''并排布置在平行于x-y平面的平面内。在该实施例中，移相器1'、1"、1'''彼此结构相同地来实施。第三光学移相器1'''布置在第一光学移相器1'与第二光学移相器1"之间。第一光学移相器1'引导第一电磁辐射101，所述第一电磁辐射101平行于x轴沿负的x方向走向。第二光学移相器1"引导第二电磁辐射102，所述第二电磁辐射102平行于x轴沿负的x方向走向。第三光学移相器1'''引导第三电磁辐射103，所述第三电磁辐射103平行于x轴沿负的x方向走向。因此，由于光学移相器1'、1"、1'''的布置，第一电磁辐射101、第二电磁辐射102和第三电磁辐射在波导31、32、33中彼此平行地走向。因为移相器1'、1"、1'''在图7中彼此结构相同地来实施，所以以相同的相位射入到全部三个波导中的电磁辐射101、102、103在从波导31、32、33中射出时分别具有相同的相位。第一电磁辐射101、第二电磁辐射102和第三电磁辐射可以在从波导31、32、33中射出之后发生干涉。现在，例如如果由与第一光学移相器1'的第一调节元件41连接的第一电压源61给调节元件41施加第一调节信号7'、例如第一电压脉冲71（如其例如在图3a中描绘的那样），那么第一电磁辐射101在从第一波导31中射出之后具有第一相位。第二电磁辐射102在从第二波导32中射出之后具有第二相位，而第三电磁辐射103在从第三波导33中射出之后具有第三相位。第二和第三相位一致，因为所有波导31、32、33都结构相同而首先在第一示例中，没有调节信号7、7'、7"、7'''附在第二移相器1"上并且附在第三移相器1'''上。然而，第一相位具有与第二和第三相位的差。差的大小取决于第一调节信号7'。因此，通过第一调节信号7'，例如可以调节第一电磁辐射101、第二电磁辐射102和第三电磁辐射103的干涉图案或射线走向。电磁辐射101、102、103在从光学相控装置中射出之后的射线走向、尤其是干涉图案可以借助于光学相控装置100例如通过给第一移相器1'施加第一调节信号7'和/或通过给第二移相器1"施加第二调节信号7"和/或通过给第三移相器1'''施加第三调节信号7'''来调节。在图8中描绘了观察平面107。所述观察平面107例如可以布置在远场中，在那里例如应该调节预先给定的干涉图案。因此，例如可能的是将物品（刻字等等）的图像投影到观察平面107内。控制单元106被设立为控制调节信号7'、7"、7'''。在图8中示出的实施例中，控制单元106包括第一电压源61、第二电压源62和第三电压源63。可替换地或补充地，电压源6、61、62、63的数目可以不等于光学移相器1、1'、1"、1'''的数目。例如，也可以只使用电压源6。控制单元106控制电压脉冲71、72、73的数目，电压脉冲71、72、73的时长701、702、703，电压脉冲71、72、73的振幅等等，所述振幅被施加给光学相控装置100的光学移相器1'、1"、1'''。此外，控制单元还控制在哪个时间点哪个调节信号7、7'、7"、7'''被施加给哪个光学移相器1、1'、1"、1'''，以便例如调节预先给定的射线走向。光学相控装置100例如可以包括各有十个光学移相器1、1'、1"、1'''的十个重叠布置的平面的装置。

图9示出了用于借助于光学移相器1、1'、1"、1'''调节电磁辐射的相位的方法120，其中通过给调节元件4、41、42、43施加121电压脉冲71、72、73来调节由波导3、31、32、33引导的电磁辐射的光学相位。该方法120例如可以在控制设备中以软件或硬件或者以由软件和硬件构成的混合形式来实现。

图10示出了用于借助于光学相控装置100调节电磁辐射101、102、103的射线走向的方法110，如这之前已经描述的那样。该方法110包括至少如下步骤：给第一光学移相器1'的第一调节元件7'施加111第一调节信号7'，用来调节由第一波导31引导的电磁辐射的第一光学相位；给第二光学移相器1"的第二调节元件7"施加112第二调节信号7"，用来调节由第二波导32引导的电磁辐射的第二光学相位。该方法110例如可以在控制单元106中以软件或硬件或者以由软件和硬件构成的混合形式来实现。

图11示出了例如按照之前描述的实施例之一的光学相控装置100在LiDAR系统200中的应用。在图11中描绘了LiDAR系统200的方框电路图。LiDAR系统200包括射线偏转单元202。射线偏转单元202被构造为在可调节的偏转角的情况下转发射到射线偏转单元202上的电磁辐射。在该实施例中，射线偏转单元202包括按照本发明的光学相控装置100。由辐射源201发射的电磁辐射射到光学相控装置100上，所述光学相控装置100被用作射线偏转单元202。在该实施例中，将激光器用作辐射源201。通常，不仅可以使用多色辐射源201而且可以使用单色辐射源201。光学相控装置100使辐射偏转，使得所述辐射对准所要研究的对象203。所述辐射被对象203至少部分地散射回来，由光学接收单元204吸收并且由探测单元205探测。因此，可以确定与对象203的距离、所述对象203的成分以及所述对象203的形状。规定给光学相控装置100的光学移相器1、1'、1"、1'''仅仅施加短的电压脉冲71、72、73用来调节射线走向的方法110尤其适合于LiDAR系统200，因为在LiDAR系统200中不需要恒定的射线偏转。在LiDAR系统200中，各个光脉冲的偏转就足够。所述光脉冲可具有少量纳秒的脉冲时长，例如所述光脉冲可以分别具有至少一个纳秒的时长（701、702、703），而且例如可以具有最大100纳秒的时长。只要在所述少量的纳秒内，调节所希望的相位延迟的温度附在波导3上，就像在波导3、31、32、33中在光脉冲之前或在光脉冲之后的温度变化过程那样是不显著的。最大的温度变化紧接在给调节元件7、71、72、73施加电压之后形成。温度虽然继续升高直至达到平衡状态，但是越来越慢。通过将电压脉冲71、72、73用作调节信号7'、7"、7'''，充分利用：在必要的热能可以重新流出到周围环境或衬底2、21、22、23中之前，在尽可能短的时间间隔内引入所述必要的热能，用来调节相位。

例如按照之前描述的实施例之一的光学相控装置100也可以被用作更复杂的LiDAR系统200的射线偏转单元202，所述更复杂的LiDAR系统200例如能够研究存在于所要研究的对象203中的物质浓度。

Claims (11)

1.一种光学移相器（1），其包括：

· 波导（3），以及

· 调节元件（4），

- 所述调节元件被设立为调节由所述波导（3）引导的电磁辐射的相位，而且

- 所述调节元件与电压源（6）连接，所述电压源（6）被设立为提供调节信号（7），用来调节由所述波导（3）引导的电磁辐射的相位，

其特征在于，所述调节信号（7）包括电压脉冲（71、72、73）。

2.根据权利要求1所述的光学移相器（1），其特征在于，所述电压脉冲（71、72、73）具有最大100纳秒的时长（701、702、703）。

3.根据上述权利要求之一所述的光学移相器（1），其特征在于，所述电压脉冲（71、72、73）包括三角形脉冲。

4.根据上述权利要求之一所述的光学移相器（1），其特征在于，所述电压脉冲（71、72、73）包括至少一个半正弦脉冲。

5.根据上述权利要求之一所述的光学移相器（1），其特征在于，所述电压脉冲（71、72、73）包括高斯形脉冲。

6.根据上述权利要求之一所述的光学移相器（1），其特征在于，所述调节元件（7）至少部分地布置在所述波导（3）的表面上。

7.一种光学相控装置（100），其包括：

· 至少一个根据上述权利要求之一所述的第一光学移相器（1'），所述第一光学移相器（1'）被设立为调节由所述第一光学移相器（1'）的第一波导（31）引导的电磁辐射的第一相位；

· 至少一个根据上述权利要求之一所述的第二光学移相器（1"），所述第二光学移相器（1"）被设立为调节由所述第二光学移相器（1"）的第二波导（32）引导的电磁辐射的第二相位；以及

· 控制单元（106），

其中所述控制单元（106）被设立为控制所述第一光学移相器（1'）和所述第二光学移相器（1"）的电压脉冲（71、72、73），用来调节所述第一相位和所述第二相位。

8.一种用于借助于根据权利要求1至6之一所述的光学移相器（1、1'、1"、1'''）来调节电磁辐射的相位的方法（120），其特征在于，通过给调节元件（4、41、42、43）施加电压脉冲（71、72、73）来调节由波导（3）引导的电磁辐射的光学相位。

9.一种用于借助于根据权利要求7所述的光学相控装置（100）来调节电磁辐射的射线走向的方法（110），其特征在于，所述方法（110）包括如下步骤：

· 给所述第一光学移相器（1'）的第一调节元件（7'）施加（111）第一调节信号（7'），用来调节由所述第一波导（31）引导的电磁辐射的第一光学相位；

· 给所述第二光学移相器（1"）的第二调节元件（7"）施加（112）第二调节信号（7"），用来调节由所述第二波导（32）引导的电磁辐射的第二光学相位。

10.根据权利要求9所述的方法（110），其特征在于，所述第一调节信号（7'）和所述第二调节信号（7"）的第一电压脉冲（71、72、73）分别具有最大100纳秒的时长（701、702、703）。

11.一种LiDAR系统，其包括射线偏转设备，其特征在于，所述射线偏转设备包括根据权利要求7所述的光学相控装置。