CN111386472A - 光束导向器 - Google Patents

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Abstract

本文描述了一种用于在两个维度上引导光的系统。在第一实施例中，光束导向器包括光学地耦合到例如自由空间衍射耦合器的色散元件的阵列的波长路由器，例如光交错复用器。在第二实施例中，光束导向器包括光学地耦合到1D到2D空间交错复用器的衍射元件。

Description

光束导向器
相关申请
本申请涉及申请人的第PCT/AU2016/050899(被公开为WO2017/054036)号国际专利申请，其内容被全部并入本文。
本公开的领域
本公开通常涉及用于引导光束的系统和方法。更特别地，本公开涉及用于在两个维度中引导光束的系统和方法。特定的实施例涉及将光引导到具有在两个维度上的深度维的环境中。
本公开的背景
光束导向具有几个用途，包括但不限于LiDAR(光探测和测距)应用，其中光被发送到用于测绘目的的环境中。在三维测绘中，维度之一与从光束的起点开始的点的范围有关，而其它两个维度与光束被引导穿过的二维空间(例如，在笛卡尔坐标(x，y)或极坐标(r，θ)中)有关。在WO2017/054036中描述了光束导向的示例LiDAR用途。
在说明书中对任何现有技术的引用并不且也不应该被理解为对下面事实的承认或任何形式的建议：该现有技术形成在任何权限范围内的公知常识的一部分，或者该现有技术可以合理地由本领域中的技术人员预期为被理解、被认为是相关的和/或与其他现有技术组合。
本公开的概述
根据本公开的一个方面，提供了一种用于在两个维度上引导光的光学系统，两个维度包括第一维和实质上垂直于第一维的第二维，该光包括被分组到非邻近波长通道组内的多个波长通道中的选定的一个波长通道，该系统包括：
波长路由器，其用于基于选定波长通道来将光从第一端口路由到第二端口之一，第二端口(a)被布置成引导经路由的光越过与第一维相关联的波长维，以及(b)每个第二端口与非邻近波长通道组中的相应的一个非邻近波长通道组相关联；以及
色散元件的阵列，色散元件被布置成每个从第二端口中的相应的一个第二端口接收经路由的光，色散元件的阵列的每个色散元件被配置成引导所接收的光越过第二维。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于在第一维和实质上垂直于第一维的第二维上引导光的光学系统，该光包括多个波长通道中的选定的一个波长通道，该系统包括：
色散元件，其被布置为基于多个波长通道中的选定的一个波长通道来在波长维上引导光；以及
空间路由器，其用于将光从多个第一端口之一路由到多个第二端口之一，多个第一端口根据波长维被布置，多个第二端口沿着与第一维和第二维相关联的两个维度被布置。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于剖析具有在两个维度上的深度维的环境的空间剖析系统，该系统包括：
在紧接着前面的段落中描述的光学系统的实施例；
光源，其光学地耦合到光学系统用于提供光；以及
处理单元，其操作地耦合到光学系统用于确定在两个维度上的环境的深度维。
本公开的另外的方面和在前面的段落中描述的方面的另外的实施例将从作为例子并参考附图给出的下面的描述中变得明显。
附图简述
图1示出了用于在空间上剖析环境的模块。
图2示意性示出了光束导向器的第一实施例。
图3A和3B示出了光交错复用器的不同布置。
图4示出了阵列波导光栅的例子。
图5示出了具有准直元件的光束导向器的第一实施例。
图6示意性示出了光束导向器的第二实施例。
图7示出了光束导向器的第二实施例的例子。
实施例的详细描述
本文描述了用于在两个维度上引导光的光学系统的实施例。这两个维度包括第一维(例如，沿着y轴或垂直方向)和实质上垂直于第一维的第二维(例如，沿着x轴或水平方向)。所描述的系统能够基于一个或更多个选定波长通道且在不机械地移动零件的情况下使光转向。虽然下面的描述涉及选择单个波长通道(例如，通过调节波长可调激光器)，但本领域中的技术人员将认识到，该描述也在有微小修改(例如，将两个或更多个波长可调激光器光学地耦合在一起)的情况下适用于选择两个或更多个波长通道。
因此，在扫描速度、方向稳定性和空间分辨率方面的可操纵性分别取决于波长调节速度、波长稳定性和波长分辨率。所描述的系统可能由于其静态性质在减少对机械性能的依赖性例如减少机械故障或机械疲劳的出现或影响方面是有用的。
所描述的实施例可以在例如用于估计环境的空间轮廓(例如，z轴或深度)的空间剖析配置中用作光束导向器。光束导向的其他示例应用包括光谱测定、光学视线通信、在制造线上的2D扫描、投影仪、2D打印机、自适应照明等。虽然下面的描述聚焦于空间轮廓估计，但本领域中的技术人员将认识到，该描述在微小修改的情况下也适用于其他光束导向应用。
图1示出了空间剖析装置100的例子。装置100包括光源102、光束导向器103、光接收器104和处理单元105。在图1的装置中，来自光源102的出射光由光束导向器103在两个维度中的方向上引导到具有空间轮廓的环境110中。如果出射光射到物体或反射表面，出射光的至少一部分可以被物体或反射表面反射(用实线箭头表示)例如散射回到光束导向器103，并在光接收器104处被接收。处理单元105操作地耦合到光源102，用于控制它的操作。处理单元105也操作地耦合到光接收器104，用于通过确定由反射光行进的往返距离来确定到反射表面的距离。
光源102、光束导向器103、光接收器104可以通过自由空间光学器件和/或光波导例如光纤或以2D或3D波导的形式的光学电路光学地耦合到彼此(见下面的更多内容)。来自光源102的出射光被提供到光束导向器103用于引导到环境中。由光束导向器103收集的任何反射光可以被引导到光接收器104。在一个例子中，来自光源102的光也经由从光源102到光接收器104的直接光路(未示出)为了光学处理目的被提供到光接收器104。例如，来自光源102的光可以首先进入采样器(例如90/10光纤耦合器)，其中光的大部分(例如90％)被提供到光束导向器103，而光的剩余样本部分(例如10％)通过直接路径被提供到光接收器104。在另一个例子中，来自光源102的光可以首先进入光开关的输入端口，并从两个输出端口之一离开，其中一个输出端口将光引导到光束导向器103，而另一个输出端口在由处理单元105确定的时间将光重新引导到光接收器104。在申请人的国际申请号PCT/AU2016/050899(被公开为WO 2017/054036)中描述了用于确定环境的空间轮廓的技术，该国际申请的内容被全部并入本文。
图2A示出了图1的光束导向器103的实施例103A。来自光源102的光201包括被分组到M组非邻近波长通道内的N个波长通道中的选定的一个波长通道。光源102可以是波长可调激光器，允许通过电子控制信号选择期望的波长通道。每组非邻近波长通道包括非连续波长通道。M组非邻近波长通道可以是交错波长通道。在一个例子中，其中N个波长通道由它们的中心波长λ1，λ2，...λN指定，M组交错波长通道是{λ1，λM+1，...λN-M+1}，{λ2，λM+2...λN-M+2}，...和{λM，λ2M，...λN}。也就是说，在该例子中，每个组包括均匀间隔开的波长通道(在这种情况下，每M个波长通道)，并且所有M个组具有相同的间距。在另一个例子中，非邻近波长通道可以是非交错波长通道，但仍然几乎从λ1扩展到λN(例如{λ1，...λN}，{λ2，...λN-2}，...和{λM，...λN-M})。在任一例子中，每组交错波长通道几乎从λ1扩展到λN——光源102的可调范围。如下面所解释的，通过对非邻近波长通道进行分组，波长通道的这个大扩展允许对光束导向器103的给定色散的更大范围的方向操纵。
例示光束导向器103A包括波长路由器202(例如，光交错复用器)，用于将一组非邻近波长通道的光201从第一端口204路由到第二端口206-1、206-2...206-M(共同地，206)之一。路由基于选定波长通道。例如，在交错布置中，光束例示导向器103A被配置为将第一M个连续波长通道路由到相应的M个第二端口。也就是说，λ1被路由到端口206-1，λ2被路由到端口206-2，…，以及λM被路由到端口206-M。此外，光束导向器103A被配置为将第二M个连续波长通道路由到相应的M个第二端口。也就是说，λM+1被路由到端口206-1，λM+2被路由到端口206-2，…，以及λ2M被路由到端口206-M。例示光束导向器103A被配置为用于其余波长通道的类似路由。也就是说，在交错布置中，每个后续批次的M个连续波长通道被路由到相应的M个第二端口。实际上，每个第二端口与非邻近波长通道组中的相应的一个波长通道组λkM+n相关联，其中k∈0至N-1，并且n表示指定的第二端口。例如，例示光束导向器103A被配置为将在任一波长通道λkM+1处的光201路由到端口206-1，将波长通道λkM+2路由到端口206-2…以及将波长通道λ(k+1)M路由到端口206-M。
第二端口206被布置成引导经路由的光越过波长维。该波长维可以与第一维(例如，沿着图2A的y轴或垂直方向)相关或以其他方式关联。在图2A中，该关联由于第二端口206的物理分离的布置而产生，以允许出射光沿着y轴的独立方向。光束导向器103A还包括色散元件208-1、208-2…208-M(共同地，208)的阵列，每个色散元件被布置成从第二端口206中的相应的一个第二端口接收经路由的光。色散元件208光学地耦合(例如，通过波导耦合、光纤耦合和自由空间耦合机制(包括准直元件)中的一个或更多个)到第二端口206以接收经路由的光。光学耦合在图2中被表示为虚线。色散元件208的阵列中的每一个色散元件被配置成进一步引导所接收的光越过第二维(例如，沿着图2A的x轴或水平方向)。在一个例子中，色散元件208的阵列中的一个或更多个色散元件每个包括自由空间衍射耦合器。可选地或此外，色散元件208的阵列中的一个或更多个色散元件包括衍射光栅、棱镜和棱栅。仍然可选地或此外，色散元件208每个可以是单个元件或多个元件，色散元件208每个波导耦合到在波导(总共M个波导)中的输出端口206，并且M个波导都通过相同的光学部件传播。光束导向器103A可以包括一个或更多个准直元件以准直来自色散元件208的出射光212(在图2A中用虚线表示)。
为了例证性目的，在图2A和2B中描绘了不是所描述的系统103A的一部分的屏幕210，以描绘当选定波长在λ1和λN之间被扫过时出射光束212的空间分布。图2B示意性示出了位于系统103A的输出处以拦截出射光的屏幕210的说明性图像250。图2B中的每个点代表波长通道λ1，λ2，...λN中的选定的一个波长通道。注意，每个点实际上基于选定波长通道独立地出现，但为了说明目的，所有点在图4中被同时描绘，好像它们可以被同时捕获一样。说明性图像250指示M组(212-1，212-2…212-M)光输出。每组中点的数量仅仅是说明性的，且并不代表实际数量。M组光输出对应于相应的M个色散元件208-1、208-2…208-M。这些组分布在第一维(例如y轴)上，每个组越过实质上垂直于第一维的第二维(例如x轴)延伸。第一维可能不一定与波长维(即，光由波长路由器202引导所处于的维度)确切地重合，以及第二维可能不一定与正交于波长维的维度确切地重合。
在为了说明性目的的非限制性例子中，光源102可以包括电信级激光器。电信级激光器可以具有以0.0004nm到0.008nm的步长(或者在1550nm处大约50MHz到1GHz的步长)可调的100nm的波长可调范围，例如从大约1527nm到大约1567nm(或者在1550nm处大约5000GHz)。例如，如果光源102在40nm之上是波长可调的，总共有大约5000个步长(即，N＝5000)。波长路由器202是包括八个(即，M＝8)第二端口的光交错复用器，每个端口与625个交错波长通道相关联(例如，λ1，λ9，λ17...λ4992被路由到一个第二端口，λ2，λ10，λ18...λ4993被路由到另一个第二端口，等等，其中λ8，λ16，λ24...λ5000被路由到最后一个第二端口)。由于将非邻近波长通道分组到相应的第二端口中例如在交错波长通道的组中，每个第二端口被配置成接收和引导光使其跨越光源120的几乎整个可调范围(例如，λ1至λ4992跨越约40nm-(80x0.008nm)＝39.936nm)。比较起来，在邻近通道以另外方式被分组的情况下(例如，λ1至λ625到第一第二端口等)，每个组仅跨越光源120的整个可调范围的一小部分(例如，八分之一)(例如，λ1至λ625跨越约40nm/8＝5.0nm)。因此，将非邻近波长通道分组到相应的第二端口中不仅便于光束导向越过第一维，被分组的非邻近波长通道还允许波长通道的范围的更大扩展，且因此对于色散元件208的给定色散允许越过第二维的光束发散的增加。
在一个布置中，光交错复用器202可以包括一个或更多个马赫-曾德尔干涉仪(MZI)。图3A示出了在1x2光交错复用器中的MZI 300的例子。MZI 300可以是基于波导的或基于光纤的。MZI 300包括输入端口302和两个输出端口304-1和304-2(共同地，304)。MZI包括在干涉仪的两个臂之间的固定路径差，使得进入输入端口302的光基于波长通道而出现在输出端口304之一处。在一个例子中，输入端口302被配置为接收波长通道{λ1，λ2，...λN}的光，并且如果所接收的波长通道是{λ1，λ3，...λN-1}之一则将光路由到输出端口304-1，或者如果所接收的波长通道是{λ2，λ4，...λN}之一则将光路由到输出端口304-2。使用上述数值例子中的参数，可以通过将MZI 300配置为具有0.008nm(或在1550nm处大约1GHz)的自由光谱范围(FSR)来实现1x2光交错复用器。
图3B示出了1x4光交错复用器中的级联MZI 306。级联MZI 306包括三个组件MZI300-1、300-2和300-3，每个如图3A所示。前面的MZI 300-l的两个输出端口光学地耦合到两个随后的MZI 300-2和300-3的相应输入端口。随后的MZI 300-2和300-3中的每一个包括两个输出端口。级联MZI306因此包括总共四个输出端口。在级联MZI 306中的每个组件MZI在它们的两个干涉臂中具有相应的路径差以便于以交错方式路由波长通道。例如，级联MZI306被配置成接收波长通道{λ1，λ2，...λN}的光，并且如果所接收的波长通道是{λk，λk+4，...λN-k+1}之一，则将该光路由到输出端口号k(其中k∈{1，2，3，4})。技术人员将认识到，1xM光交错复用器可以使用级联的Q个组件MZI来实现，其中M＝2Q-1是输出端口的数量，每个输出端口与一组交错波长通道相关联。如果所接收的波长通道是{λk,λk+M,…λN-M+1}之一，则输出端口号k(其中k∈{1,2,…M})接收经路由的光。
技术人员还认识到，在实践中，由于光被路由到非预期端口，串扰存在。也就是说，实际上，输出端口号k可以接收少量经路由的光，即使所接收的波长通道不是{λk,λk+M,…λN-M+1}之一。在一个例子中，串扰的水平大约为-30dB或更低。
在另一布置中，光交错复用器202可以包括一个或更多个阵列波导光栅(AWG)。在一个例子中，一个或更多个AWG包括至少一个循环AWG(有时被称为无色AWG)。图4示出了MxM循环AWG 400的例子。循环AWG 400可以是基于波导的或基于光纤的。循环AWG 400包括多个输入端口402-1…402-M和多个输出端口404-1…404-M。例如，循环AWG 400被配置为在它的任何输入端口402处接收波长通道{λ1,λ2,…λN}的光，并且如果所接收的波长通道是{λk,λk+M,…λN-M+1}之一则将光路由到编号为k的输出端口404。循环AWG通常具有比非循环AWG的FSR更小的FSR，使得每输出端口被预期有更多的经路由的波长通道。
在又一布置中，光交错复用器202可以包括一个或更多个阶梯解复用器。
在又一布置中，光交错复用器202可以包括一个或更多个MZI、一个或更多个AWG例如循环AWG和一个或更多个阶梯解复用器的任何组合。
因此，光交错复用器202包括对应于M组波长通道的M个第二端口，每个第二端口传送M/N个非邻近通道。在一种情况下，M和N/M中的一个至少是8、16或32。这种情况对应于光束导向器，其中光在至少8、16或32个像素(例如，在图2B中越过x或y轴产生8、16或32个点)上越过第一维和第二维之一被引导。例如，在上文描述的布置中，M是8。在另一个例子中，M是16。在又另一个例子中，M是32。
此外，具有较小FSR的光交错复用器每秒传送更多的波长通道。在一个使用情况中，FSR被设计为不大于10GHz。在另一个使用情况中，FSR被设计为不大于5GHz。在又另一个使用情况中，FSR被设计为不大于1GHz。例如，在上文描述的布置中，FSR是1GHz。
在一个布置中，如图5所示，光束导向器103A可以光学地耦合到准直元件502或者还可以包括准直元件502以使出射光束212准直。为简单起见，仅示出了出射光束212的三个平面。在一个例子中，准直透镜502包括柱面透镜。在该例子中，色散元件208位于柱面透镜的焦平面中或附近。虽然未示出，如果屏幕被放置在柱面透镜的输出处，则图2B的类似分布示意性示出了位于系统103A的输出处以拦截出射光的屏幕210的说明性图像250。
图6示出了图1的光束导向器103的另一实施例103B。来自光源102的光601包括N个波长通道中的选定的一个波长通道。光源102可以是波长可调激光器，允许通过电子控制信号来选择期望的波长通道。
如图6所示，光束导向器103B包括被布置成基于多个波长通道λ1,λ2,…λN中的选定的一个波长通道在波长维603(例如，沿着图6中的x轴)上引导光的色散元件602。光束导向器103B还包括空间路由器604以接收基于波长通道的引导的光601-1至601-N。空间路由器604包括根据波长维来布置以接收经引导的光的多个第一端口(606-1…606-N，共同地，606)。空间路由器604还包括多个第二端口(608-1…608-N，共同地，608)，每个第二端口与多个第一端口606中的相应的一个第一端口相关联，布置在两个维度中，两个维度包括第一维(例如沿着x轴)和第二维(例如沿着y轴)。光束导向器103B可以包括准直光学器件(未示出)，例如一个或更多个GRIN透镜，以将基于波长通道引导的光601-1至601-N聚焦或准直到多个第一端口中。空间路由器604被配置成将经引导的光601从多个第一端口606中的一个路由到多个第二端口608中的相应的一个第二端口。在一个布置中，空间路由器604包括光波导的1D到2D阵列。空间路由器604可以包括用于光学地耦合到第一端口和第二端口的相应对的光波导605-1…605-N(共同地，605，但为了简单起见仅示出两个)。
可以通过直接激光刻写技术用透明材料刻写光波导605。一种这样的技术涉及飞秒激光脉冲的使用，用于通过非线性吸收来可控地修改透明材料的折射率以刻入(inscribe)波导605。透明材料的例子是块状二氧化硅，其在宽范围的波长——包括光源102的波长(例如，对于电信级光源在1550nm波长带周围)和直写激光器的波长(例如，对于Ti:蓝宝石飞秒激光器在810nm波长带周围)处是透明的。
与每个维度对齐的波长通道的数量可以是任意的，并且由直接激光刻写过程确定。例如，N个波长通道λ1,λ2,…λN可以被分成M组波长通道。M组波长通道可以代表M行或M列第二端口608。这M组波长通道可以是{λ1,λM+1,…λN-M+1},{λ2,λM+2…λN-M+2},…和{λM,λ2M,…λN}。在另一个例子中，M组波长通道可以是{λ1,…λN/M},{λN/M+1,…λ2M/N},…和{λN-N/M,…λN}。因此，通过选择波长通道(例如，通过光源102的波长调节)，光601可以被路由到第二端口608中的相应的一个第二端口。光束导向器103B可以包括一个或更多个准直元件，例如透镜阵列(未示出)，以准直或聚焦离开第二端口608(如果被发射到环境110中)或进入第二端口608(如果从环境110反射)的光610。光束导向器103B可以包括类似于图5中的准直元件502的在焦平面布置中的一个或更多个输出准直透镜。在这个布置中，输出端口的2D阵列被配置成通过经由一个或更多个输出准直透镜的变换来映射到在两个相应维度中的光束导向角。
在一个布置中，色散元件602包括棱镜、衍射光栅和棱栅中的任一个或更多个。在另一布置中，如图7所示，色散元件602包括类似于如在图4中例示的AWG 400的阵列波导光栅(AWG)700。AWG 700包括输入端口702和多个输出端口704-1…704-N。AWG 700的输出端口704-1…704-N分别光学地耦合到空间交错复用器604的第一端口606-1…606-N。
现在描述了本公开的布置，对于本领域中的技术人员应明显，至少一个所描述的布置具有下面的优点：
·波长相关光束导向器的使用基于波长而在两个维度上的方向上引导出射光，而不需要移动零件并且没有或有很小的惯性来提高光束重定向的速度。
·在光交错复用器的形式中，在第一实施例中的波长路由器潜在地最大化由色散元件的阵列经历的波长范围，从而最大化出射光束到环境中的空间扩展。
·在第二实施例中的空间交错复用器允许1D到2D转换的可定制性，例如相应数量的行和列。
·本公开的实施例可以是基于芯片的，以减少覆盖区和/或光学对齐要求。例如，在光束导向器103A的情况下，波长路由器可以被实现为基于波导的循环AWG，且色散元件可以被实现为基于波导的自由空间衍射耦合器。在光束导向器103B的情况下，色散元件可以被实现为基于波导的AWG，并且1D到2D空间交错复用器可以被实现为激光直接刻写波导。
·本公开的实施例可以被配置成用于双向光(例如，到环境110的出射光以及来自环境110的入射光)，其中出射路径和入射路径在光学上相似地表现。
·波长选择性便于防止来自其他光源的干扰。
将理解，在本说明书中公开和定义的本公开扩展到从文本或附图被提及或明显的两个或更多个单独特征的所有可选的组合。所有这些不同的组合构成本公开的各种可选的方面。

Claims (20)

1.一种用于将光引导到具有在两个维度上的深度维的环境中的光学系统，所述两个维度包括第一维和实质上垂直于所述第一维的第二维，所述系统包括：
波长选择器，其用于选择被分组到非邻近波长通道组内的多个波长通道中的一个或更多个；
波长路由器，其用于基于选定波长通道来将所述光从第一端口路由到第二端口之一，(a)所述第二端口被布置成引导经路由的光越过与所述环境的所述第一维相关联的波长维，以及(b)每个第二端口与所述非邻近波长通道组中的相应的一个非邻近波长通道组相关联；以及
色散元件的阵列，所述色散元件被布置成每个从所述第二端口中的相应的一个第二端口接收经路由的光，色散元件的所述阵列的每个色散元件被配置成引导所接收的光越过所述环境的所述第二维；以及
接收器，其用于接收从所述环境返回的光，所返回的光包含用于确定在所述第一维和所述第二维上的所述深度维的信息。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述波长路由器包括光交错复用器。
3.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述光交错复用器包括阵列波导光栅(AWG)。
4.根据权利要求3所述的光学系统，其中所述AWG包括循环AWG。
5.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述光交错复用器包括马赫-曾德尔干涉仪(MZI)。
6.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述光交错复用器是级联光交错复用器。
7.根据权利要求2至6中的任一项所述的光学系统，其中所述光交错复用器具有不大于10GHz的自由光谱范围。
8.根据权利要求2至6中的任一项所述的光学系统，其中所述光交错复用器具有不大于5GHz的自由光谱范围。
9.根据权利要求2至6中的任一项所述的光学系统，其中所述光交错复用器具有不大于1GMz的自由光谱范围。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的光学系统，其中M或M/N至少为8，其中M是所述组的数量以及N是多个波长通道的数量。
11.根据权利要求1至9中的任一项所述的光学系统，其中M或M/N至少为16，其中M是所述组的数量以及N是多个波长通道的数量。
12.根据权利要求1至9中的任一项所述的光学系统，其中M或M/N至少为32，其中M是所述组的数量以及N是多个波长通道的数量。
13.根据权利要求1所述的光学系统，其中色散元件的所述阵列至少包括自由空间衍射耦合器。
14.根据权利要求1所述的光学系统，还包括准直元件以使被引导的光准直。
15.根据权利要求14所述的光学系统，其中所述准直元件包括焦平面，并且色散元件的所述阵列位于所述焦平面中。
16.根据权利要求15所述的光学系统，其中所述准直元件是柱面透镜。
17.一种用于将光引导到具有在第一维和第二维上的深度维的环境中的光学系统，所述第二维实质上垂直于所述第一维，所述系统包括：
波长选择器，其用于选择被分组到非邻近波长通道组内的多个波长通道中的一个或更多个；
色散元件，其被布置为基于所述多个波长通道中的选定的一个波长通道来在波长维上引导光；
空间路由器，其用于将所述光从多个第一端口之一路由到多个第二端口之一，所述多个第一端口根据所述波长维被布置，所述多个第二端口沿着与所述第一维和所述第二维相关联的两个维度被布置；以及
接收器，其用于接收从所述环境返回的光，所返回的光包含用于确定在所述第一维和所述第二维上的所述深度维的信息。
18.根据权利要求17所述的光学系统，其中所述色散元件包括阵列波导光栅(AWG)。
19.根据权利要求18所述的光学系统，其中所述空间路由器包括波导的一维至二维阵列。
20.一种用于剖析具有在两个维度上的深度维的环境的空间剖析系统，所述系统包括：
根据权利要求1到19中的任一项所述的光学系统；
光源，其光学地耦合到所述光学系统，用于提供所述光；以及
处理单元，其操作地耦合到所述光学系统，用于确定在所述两个维度上的所述环境的所述深度维。
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