CN112673274A - Lidar输出信号的导引中的相位控制 - Google Patents

Lidar输出信号的导引中的相位控制 Download PDF

Info

Publication number
CN112673274A
CN112673274A CN201980052183.2A CN201980052183A CN112673274A CN 112673274 A CN112673274 A CN 112673274A CN 201980052183 A CN201980052183 A CN 201980052183A CN 112673274 A CN112673274 A CN 112673274A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chip
waveguide
signal
lidar
facet
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.)
Granted
Application number
CN201980052183.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112673274B (zh
Inventor
冯大增
B·J·拉夫
M·阿斯加里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Silicon Optical Chip Technology Co
Original Assignee
Silicon Optical Chip Technology Co
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Silicon Optical Chip Technology Co filed Critical Silicon Optical Chip Technology Co
Publication of CN112673274A publication Critical patent/CN112673274A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112673274B publication Critical patent/CN112673274B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • 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
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S17/34—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • 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
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S17/36—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal
    • 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
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • 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
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
    • 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
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • 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
    • G01S7/4818—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements using optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0977—Reflective elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0085—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for modulating the output, i.e. the laser beam is modulated outside the laser cavity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • 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
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S17/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • 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
    • G01S7/491—Details of non-pulse systems
    • G01S7/4912—Receivers
    • G01S7/4917—Receivers superposing optical signals in a photodetector, e.g. optical heterodyne detection
    • 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
    • G02B2006/12083—Constructional arrangements
    • G02B2006/12097—Ridge, rib or the like
    • 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
    • G02B2006/12133—Functions
    • G02B2006/1215—Splitter

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

芯片包括位于基底上的多个导引波导。每个导引波导被配置成载送输出信号。导引波导各自终止于刻面处。刻面被布置成使得输出信号通过刻面离开芯片并且组合以形成LIDAR输出信号。芯片还包括位于导引波导的至少部分上的相位调谐器。电子装置操作相位调谐器以调谐相邻导引波导上的输出信号之间的相位差。电子装置调谐相位差以便调谐LIDAR输出信号远离芯片行进的方向。

Description

LIDAR输出信号的导引中的相位控制
相关申请
本申请要求在2018年6月5日提交的标题为“Optical Sensor Chip”的美国临时专利申请序列号62/680,787和在2018年6月12日提交的标题为“Optical Sensor Chip的美国临时专利申请序列号62/683,958的权益，其每一个都以其整体并入本文。
技术领域
本发明涉及光学器件。特别地，本发明涉及LIDAR芯片。
背景技术
存在针对可以经济地部署在诸如ADAS（高级驾驶员辅助系统）和AR（增强现实）之类的应用中的3D感测系统的日益增长的商业需求。LIDAR（光检测和测距）传感器被用于通过利用可以被对象反射的一个或多个LIDAR输出信号照射视场中的不同采样区并且测量返回到LIDAR系统的所得LIDAR输入信号来构造视场的3D图像。
LIDAR系统通常将LIDAR输出信号导引（steer）到视场中的不同采样区。针对由LIDAR输出信号照射的不同采样区生成LIDAR数据（LIDAR系统与对象之间的距离和/或径向速度）。使用各种不同的机构来在不同采样区之间导引LIDAR输出信号。这些机构中的一些依赖于控制随后被组合以构成LIDAR输出信号的不同光信号之间的相位差的能力。
LIDAR系统可以构造在使用诸如绝缘体上硅平台之类的LIDAR芯片上。然而，LIDAR芯片中的波导可能具有不合期望高水平的光损耗和相位噪声，并且在它们可以传输的光功率的量方面受限。关于这些参数的限制导致其中使用相位差来导引LIDAR输出信号的机构的性能降级。因此，需要一种用于导引LIDAR输出信号的改进机构。
发明内容
LIDAR芯片包括一个或多个脊波导，所述脊波导具有远离光传输（light-transmitting）介质的板状区延伸的光传输介质的脊。脊的宽度大于1μm且小于4μm，高度大于1μm且小于4μm。板状区的厚度大于0.0μm且小于3μm。在一些实例中，芯片是绝缘体上硅芯片。
LIDAR芯片的另一实施例包括实用波导，所述实用波导将出射LIDAR信号引导到该出射LIDAR信号从芯片离开所通过的刻面（facet）。该芯片还包括从实用波导移除出射LIDAR信号的部分的控制分支。控制分支包括接收光信号的控制光传感器，该光信号包括来自出射LIDAR信号的被移除部分的光。该芯片还包括从实用波导移除出射LIDAR信号的第二部分的数据分支。数据分支包括光组合组件，其将包括来自出射LIDAR信号的第二部分的光的参考光信号与包括从位于芯片外的对象反射的光的比较光信号进行组合。
芯片的另一实施例包括终止于刻面的实用波导，出射LIDAR信号通过所述刻面从芯片离开。实用波导还被配置成通过刻面接收LIDAR输入光信号。LIDAR输入光信号包括来自出射LIDAR信号的光。芯片还包括数据分支，该数据分支包括被配置成接收光信号的光传感器，该光信号包括来自LIDAR输入光信号的光。
芯片的另一实施例包括终止于刻面的实用波导，出射LIDAR信号的至少部分通过所述刻面从LIDAR芯片离开。该芯片还包括光衰减器，该光衰减器被配置成衰减实用波导上的出射LIDAR信号的强度。
芯片的另一实施例包括接收包括来自LIDAR输入光信号的光的比较光信号的波导。LIDAR输入光信号包括由位于芯片外的对象反射的光。该芯片还包括光衰减器，该光衰减器被配置成衰减波导上的比较光信号的强度。
芯片的另一实施例包括位于基底上的多个导引波导。每个导引波导被配置成载送输出信号。导引波导各自终止于刻面处。刻面被布置成使得输出信号通过刻面离开芯片并且组合以形成LIDAR输出信号。该芯片还包括位于导引波导中的至少部分上的相位调谐器。相位调谐器被配置成调谐相邻的导引波导上的输出信号之间的相位差。导引波导的直径或高度大于或等于1μm且小于或等于4μm。
附图说明
图1是LIDAR芯片的顶视图；
图2是由绝缘体上硅晶片构造的根据图1的LIDAR芯片的截面图；
图3示出与片外扫描机构一起使用的图1的LIDAR芯片；
图4示出与片外扫描机构的另一实施例一起使用的图1的LIDAR芯片；
图5是具有集成扫描机构的图1的LIDAR芯片的截面图；
图6示出被修改以便使用输出信号之间的相位差来导引LIDAR输出信号的芯片的部分；
图7是从芯片外朝向刻面看的图6的芯片的侧视图；
图8是具有多个导引波导的芯片的俯视图，每个导引波导包括终止于刻面处的锥形；
图9A是图8所示的芯片的部分的截面的侧视图。该截面是沿图8中标记为A的线截取的；
图9B是图8所示的芯片的部分的透视图；
图9C是图8所示的芯片的部分的透视图；
图10示出具有导引波导布局的芯片的部分，其适于具有增加长度的导引波导的构造；
图11是诸如实用波导或导引波导之类的波导的截面；
图12是波导的有效折射率的变化随波导高度的曲线图；
图13是波导中的传播损耗随波导高度的曲线图；
图14是强度相对于角度的曲线图。
具体实施方式
LIDAR芯片包括多个导引波导，每个导引波导从公共波导接收公共光信号的部分。导引波导各自载送接收到的公共光信号的部分作为输出信号。导引波导各自终止于刻面处。刻面被布置成使得输出信号通过刻面离开导引波导并且组合以形成LIDAR输出信号。相位调谐器位于导引波导的至少部分上。电子装置操作相位调谐器以调谐相邻的导引波导上的输出信号之间的相位差。电子装置调谐相位差以便导引LIDAR输出信号远离芯片行进的方向。
一般与由SOI型平台构造的LIDAR芯片一起使用的波导构造通常使得这些芯片难以或甚至不可能应用于LIDAR应用。LIDAR输出信号的准确形成和导引取决于在导引波导阵列的各个元件之间维持恒定的相位关系。这种相位关系难以用当前的波导构造来维持，因为制造限制导致了波导宽度中的大的变化。波导宽度中的这些变化导致不同波导的有效折射率中的大的变化。有效折射率中的这些变化是相位误差和相位噪声的源。这些相位误差的一个症状是在使用具有小尺寸的导引波导来产生的LIDAR输出信号中的旁瓣的存在。结果，需要采用某种形式的相位校正来确保正确的操作。本发明人已经发现，使波导尺寸增大到1μm或1μm以上同时维持单模配置减小了这些相位误差。
在1μm以下的高度处，导引波导的有效折射率/单位宽度的变化是波导尺寸的强函数，但是在1μm以上的直径处，该函数性突然下降到0.0处或0.0附近。由于有效折射率的变化影响信号相位，所以增加1μm的直径或宽度和高度减少了由于有效折射率的变化所引起的相位损失的量。此外，当直径或宽度和高度增加1μm以上时，信号通过导引波导的传播损耗急剧下降。鉴于这些结果，可以通过将导引波导构造成使得脊的直径或高度和宽度大于1μm且小于4μm来实现有效的基于相位的导引。在一些情况下，导引波导被构造成使得波导具有大于1μm且小于4μm的直径或高度和宽度，并且远离板状区延伸，板状区具有大于0.0μm且小于3μm的厚度。具有这些尺寸的导引波导示出了在LIDAR输出信号中的旁瓣的存在中的惊人减小。因此，使用这些尺寸将相位噪声降低到使得使用导引波导既可行又实用的水平。
另外，由于制造限制，公共波导通常具有与导引波导相同的尺寸。例如，由于竖直锥形化大量导引波导的困难，至少导引波导的高度通常与导引波导的高度相同。由于公共光信号包括来自组合在单个信号中的输出光信号的功率，所以公共波导以比每个导引波导更高的功率水平来载送光。例如，公共波导以功率水平P载送公共光信号，而导引波导通常将载送约P/N的功率水平，其中N是导引波导的数量。然而，当波导载送的功率增加到特定功率阈值以上时，波导中的自相位调制、交叉相位调制、受激拉曼散射和双光子吸收的影响各自开始影响波导性能。随着波导尺寸的增加，功率阈值增加。一旦波导尺寸增加到1μm的直径或宽度和高度以上，则波导的功率阈值增加到1W以上。对于许多LIDAR应用，希望将LIDAR输出信号的功率增大到1W处或1W以上的水平。例如，在诸如自主车辆的LIDAR应用中，LIDAR输出信号可以具有1W处或1W以上的功率水平。因此，这些波导尺寸允许公共波导载送具有1W处或1W以上的功率水平的信号，而没有来自自相位调制、交叉相位调制、受激拉曼散射和双光子吸收的实质影响。
图1是包括激光空腔的LIDAR芯片的俯视图。激光空腔包括光源10，其可以包括用于激光器的增益介质（未示出）或由其组成。芯片还包括接收来自光源10的光信号的空腔波导12。光源可以位于凹部13中，使得光源的刻面与空腔波导12的刻面光学对准，以允许光源和空腔波导12交换光信号。空腔波导12将光信号载送到部分返回装置14。所示的部分返回装置14是光栅，例如布拉格光栅。然而，也可以使用其他部分返回装置14；例如，反射镜可以与中阶梯光栅和阵列波导光栅结合使用。
部分返回装置14将光信号的返回部分作为返回信号返回到空腔波导12。例如，空腔波导12将返回信号返回到光源10，使得光信号的返回部分行进通过增益介质。光源10被配置成使得返回信号的至少部分被添加到在空腔波导12处接收的光信号。例如，光源10可以包括高度、完全或部分反射装置15，其将从增益介质接收的返回信号反射回到增益介质中。结果，光可以在部分返回装置14和反射装置15之间谐振，以便形成分布式布拉格反射器（DBR）激光空腔。DBR激光空腔具有固有窄线宽和比DFB激光器更长的相干长度，因此，当反射来自芯片的LIDAR输出信号的对象定位得更远离芯片时，改进了性能。
部分返回装置14将从空腔波导12接收的光信号的部分传递到包括在芯片上的实用波导16。实用波导16从部分返回装置14接收的光信号的部分用作激光空腔的输出。激光空腔的输出用作实用波导16上的出射LIDAR信号。实用波导16终止于刻面18处，并将出射LIDAR信号载送到刻面18。刻面18可以定位成使得行进通过刻面18的出射LIDAR信号离开芯片并用作LIDAR输出信号。例如，刻面18可以位于芯片的边缘处，使得行进通过刻面18的出射LIDAR信号离开芯片并且用作LIDAR输出信号。
LIDAR输出信号远离芯片行进，并被LIDAR信号的路径中的对象反射。反射信号远离对象行进。反射信号的至少部分返回到实用波导16的刻面18。因此，反射信号的部分可以通过刻面18进入实用波导16，并且用作由实用波导16引导的LIDAR输入信号。
实用波导16可以在刻面18之前包括锥形部分。例如，实用波导16可以包括终止于刻面18处的锥形20。锥形20可以放宽将实用波导16高效耦合到LIDAR输入光和出射LIDAR信号所需的对准公差。因此，锥形20可以增加成功返回到芯片以进行处理的LIDAR输入信号的百分比。在一些情况下，锥形20被构造成使得刻面18具有大于实用波导16的笔直部分的截面面积的两倍、五倍或十倍的面积。尽管图1将锥形20示出为水平锥形，但是锥形20也可以是水平和/或竖直锥形。水平和/或竖直锥形可以是线性和/或弯曲的。在一些情况下，锥形20是绝热锥形。
芯片包括数据分支24，在其中生成载送LIDAR数据的光信号。数据分支包括光耦合器26，其将来自实用波导16的光信号的部分移动到数据分支中。例如，光耦合器26将来自实用波导16的出射LIDAR信号的部分耦合到参考波导27上作为参考信号。参考波导27将参考信号载送到光组合组件28。
光耦合器26还将来自实用波导16的LIDAR输入信号的部分耦合到比较波导30上作为比较信号。比较信号包括来自LIDAR输入信号的光的至少部分。比较信号可以排除来自参考光信号的光。比较波导30将比较信号载送到光组合组件28。
所示的光耦合器26是将实用波导16定位成足够靠近参考波导27和比较波导30使得来自实用波导16的光被耦合到参考波导27和比较波导30中的结果；然而，其他信号分接组件可以用于将来自实用波导16的光信号的部分移动到参考波导27和比较波导30上。合适的信号分接组件的示例包括但不限于Y接合、多模干涉耦合器（MMI）和集成光循环器。
光组合组件28将比较信号和参考信号组合成复合信号。参考信号包括来自出射LIDAR信号的光。例如，参考信号可以用作出射LIDAR信号的采样。参考信号可以排除来自LIDAR输出信号和LIDAR输入信号的光。相反，比较信号光包括来自LIDAR输入信号的光。例如，比较信号可以用作LIDAR输入信号的采样。因此，比较信号被位于芯片外的对象反射，而LIDAR输出信号没有被反射。当芯片与反射对象相对于彼此移动时，比较信号与参考信号会因多普勒效应而具有不同的频率。结果，在比较信号和参考信号之间出现差拍（beating）。
光组合组件28还将所得复合采样信号分离到第一检测器波导36和第二检测器波导38上。第一检测器波导36将复合采样信号的第一部分载送到第一光传感器40，该第一光传感器40将复合采样信号的第一部分转换成第一电信号。第二检测器波导38将复合采样信号的第二部分载送到第二光传感器42，该第二光传感器42将复合采样信号的第二部分转换成第二电信号。合适的光传感器的示例包括锗光电二极管（PD）和雪崩光电二极管（APD）。
光组合组件28、第一光传感器40和第二光传感器42可以被连接为输出电数据信号的平衡光电检测器。例如，光组合组件28、第一光传感器40和第二光传感器42可以被连接成使得信号光电流的直流分量得以抵消，从而改进检测灵敏度。用于将第一光传感器40和第二光传感器42连接为平衡光电检测器的合适方法包括串联地连接第一光传感器40和第二光传感器42。在一个示例中，第一光传感器40和第二光传感器42两者都是串联连接的雪崩光电二极管。平衡光检测对于小的信号波动的检测是期望的。
合适的光组合组件28的示例是多模干涉（MMI）装置，例如2×2 MMI装置。其他合适的光组合组件28包括但不限于绝热分离器和定向耦合器。在一些情况下，所示的光组合组件28的功能由多于一个光学组件或光学组件的组合来执行。
单个光传感器可以代替第一光传感器40和第二光传感器42，并且可以输出数据信号。当单个光传感器代替第一光传感器40和第二光传感器42时，光组合组件28不需要包括分光功能。因此，所示的光组合组件28可为2×1光组合组件，而不是所示的2×1光组合组件。例如，所示的光组合组件可以是2×1 MMI装置。在这些情况下，芯片包括将复合采样信号载送到光传感器的单个检测器波导。
数据分支包括沿比较波导30定位的数据光衰减器44，使得数据光衰减器44可以操作以衰减比较波导30上的比较信号。芯片还包括沿实用波导16定位的输出光衰减器46，使得输出光衰减器46可以操作以衰减实用波导16上的出射LIDAR信号。用于数据光衰减器44和/或输出光衰减器46的合适衰减器被配置成衰减光信号的强度。配置成衰减光信号的强度的合适衰减器的示例包括基于载波注入的PIN二极管、电吸收调制器和马赫-曾德尔（MZ）调制器。
芯片还包括采样定向耦合器50，其将来自比较波导30的比较信号的部分耦合到采样波导52上。比较信号的耦合部分用作采样信号。采样波导52将采样信号载送到采样光传感器54。尽管图1示出了将比较信号的部分移动到采样波导52上的采样定向耦合器50，但是可以使用其他信号分接组件来将比较信号的部分从比较波导30移动到采样波导52上。合适的信号分接组件的示例包括但不限于Y接合和MMI。
芯片包括用于控制激光空腔的操作的控制分支55。控制分支包括定向耦合器56，其将来自实用波导16的出射LIDAR信号的部分移动到控制波导57上。出射LIDAR信号的耦合部分用作分接信号。虽然图1示出了定向耦合器56将出射LIDAR信号的部分移动到控制波导57上，但是可以使用其他信号分接组件将来自实用波导16的出射LIDAR信号的部分移动到控制波导57上。合适的信号分接组件的示例包括但不限于Y接合和MMI。
控制波导57将分接的信号载送到干涉仪58，该干涉仪58将分接的信号分离，然后将分接的信号的不同部分与分接的信号的部分之间的相位差重新组合。所示的干涉仪58是马赫-曾德尔干涉仪；然而，可以使用其他干涉仪。
干涉仪58在干涉仪波导60上输出控制光信号。干涉仪波导60将控制光信号载送到控制光传感器61，该控制光传感器61将控制光信号转换成用作电控制信号的电信号。干涉仪信号具有作为出射LIDAR信号的频率和/或频率变化的函数的强度。例如，马赫-曾德尔干涉仪将输出具有条纹（fringe）图案的正弦控制光信号。出射LIDAR信号的频率的变化将导致控制光信号的频率的变化。因此，从控制光传感器61输出的电控制信号的频率是出射LIDAR信号的频率的函数。可以使用其他检测机构来代替控制光传感器61。例如，可以用被布置为光组合组件28、第一光传感器40和第二光传感器42的平衡光电检测器来代替控制光传感器61。
电子装置62可以操作芯片上的一个或多个组件。例如，电子装置62可以与光源10、数据光衰减器44、输出光衰减器46、第一光传感器40、第二光传感器42、采样光传感器54和控制光传感器61电通信并控制它们的操作。尽管电子装置62被示出为在芯片外，但是可以在芯片上包括电子装置的全部或部分。例如，芯片可以包括将第一光传感器40与第二光传感器42串联连接的电导体。
在芯片的操作期间，电子装置62操作光源10，使得激光空腔输出出射LIDAR信号。电子装置62然后通过一系列循环来操作芯片，其中每个循环至少产生距离数据点。在每个循环期间，数据信号被多次采样。在每个采样期间，电子装置调谐出射LIDAR信号的频率。如下面将更详细描述的，电子装置可以采用来自控制分支的输出以便控制出射LIDAR信号的频率，使得作为时间的函数的出射LIDAR信号的频率对于电子装置是已知的。在一些实例中，循环包括第一采样和第二采样。在第一采样期间，电子装置62可以增加出射LIDAR信号的频率，而在第二采样期间，电子装置62可以降低出射LIDAR信号的频率。例如，激光空腔可被配置成输出具有1550 nm波长的出射LIDAR信号（以及相应地，LIDAR输出信号）。在第一采样期间，电子装置62可增加出射LIDAR信号（且因此LIDAR输出信号）的频率，使得波长从1550 nm减小到1459.98 nm，接着减小出射LIDAR信号的频率，使得波长从1459.98 nm增加到1550 nm。
当出射LIDAR信号频率在第一采样期间增加时，LIDAR输出信号远离芯片行进，然后作为LIDAR输入信号返回到芯片。LIDAR输入信号的部分成为比较信号。在LIDAR输出信号和LIDAR输入信号在芯片和反射对象之间行进的时间期间，出射LIDAR信号的频率继续增加。由于出射LIDAR信号的部分变为参考信号，所以参考信号的频率继续增加。结果，比较信号以比同时进入光组合组件的参考信号更低的频率进入光组合组件。另外，反射对象位于离芯片越远，在LIDAR输入信号返回到芯片之前，参考信号的频率增加得越多。因此，比较信号的频率与参考信号的频率之间的差越大，反射对象离芯片越远。结果，比较信号的频率和参考信号的频率之间的差是芯片和反射对象之间的距离的函数。
出于相同的理由，当出射LIDAR信号频率在第二采样期间降低时，比较信号以比同时进入光组合组件的参考信号更高的频率进入光组合组件，并且在第二采样期间的比较信号的频率与参考信号的频率之间的差也是芯片与反射对象之间的距离的函数。
在一些情况下，比较信号的频率和参考信号的频率之间的差也可以是根据多普勒效应的，因为芯片和反射对象的相对运动也可以影响比较信号的频率。例如，当芯片朝向或远离反射对象移动和/或反射对象朝向或远离芯片移动时，多普勒效应可以影响比较信号的频率。由于比较信号的频率是反射对象朝向或远离芯片移动的速度和/或芯片朝向或远离反射对象移动的速度的函数，所以比较信号的频率与参考信号的频率之间的差也是反射对象朝向或远离芯片移动的速度和/或芯片朝向或远离反射对象移动的速度的函数。因此，比较信号的频率与参考信号的频率之间的差是芯片与反射对象之间的距离的函数，并且也是根据多普勒效应的。
复合采样信号和数据信号各自有效地将比较信号和参考信号进行比较。例如，由于光组合组件将比较信号和参考信号进行组合，并且这些信号具有不同的频率，所以在比较信号和参考信号之间存在差拍。因此，复合采样信号和数据信号具有与比较信号和参考信号之间的频率差相关的拍频，并且该拍频可以用于确定比较信号和参考信号的频率差。复合采样信号和/或数据信号的较高拍频指示比较信号和参考信号的频率之间的较高的差。结果，数据信号的拍频是芯片和反射对象之间的距离的函数，也是根据多普勒效应的。
如上所述，拍频是两个未知量的函数：芯片和反射对象之间的距离、以及芯片和反射对象的相对速度（即多普勒效应的贡献）。比较信号和参考信号之间的频率差的变化（Δf）由Δf=2Δvf/c给出，其中f是LIDAR输出信号（因此，参考信号）的频率，Δv是芯片和反射对象的相对速度，且c是光在空气中的速度。使用多个不同的采样允许电子装置62解析两个未知量。例如，针对第一采样确定的拍频与未知距离和多普勒贡献相关，而针对第二采样确定的拍频也与未知距离和多普勒贡献相关。这两个关系的可用性允许电子装置62解析两个未知量。因此，可以确定芯片和反射对象之间的距离，而不受多普勒效应的影响。此外，在一些情况下，电子装置62使用该距离结合多普勒效应来确定反射对象朝向或远离芯片的速度。
在目标和源的相对速度为零或非常小的情况下，多普勒效应对拍频的贡献基本上为零。在这些情况下，多普勒效应不会对拍频做出实质贡献，并且电子装置62可以仅获取第一采样以确定芯片与反射对象之间的距离。
在操作期间，电子装置62可以响应于从控制光传感器61输出的电控制信号来调节出射LIDAR信号的频率。如上所述，从控制光传感器61输出的电控制信号的幅度是出射LIDAR信号的频率的函数。因此，电子装置62可以响应于控制的幅度来调节出射LIDAR信号的频率。例如，当在一个采样期间改变出射LIDAR信号的频率时，电子装置62可以具有用于作为时间的函数的电控制信号幅度的合适值范围。在采样期间的多个不同时间处，电子装置62可以将电控制信号幅值与和采样中的当前时间相关联的值的范围进行比较。如果电控制信号幅值指示出射LIDAR信号的频率在电控制信号幅值的相关联的范围之外，则电子装置62可以操作光源10，以改变出射LIDAR信号的频率，使其落入相关联的范围内。如果电控制信号幅值指示出射LIDAR信号的频率在电控制信号幅值的相关联的范围内，则电子装置62不改变出射LIDAR信号的频率。
在操作期间，电子装置62可以响应于来自采样光传感器54的采样信号来调节由输出光衰减器46提供的衰减水平。例如，电子装置62操作输出光衰减器46，以便响应于采样信号的幅度在第一信号阈值以上而增加衰减水平和/或响应于采样信号的幅度在第二信号阈值以下而减小功率下降的幅度。
在一些情况下，电子装置62调节由输出光衰减器46提供的衰减水平，以防止或减少背反射对激光空腔的性能的影响。例如，第一信号阈值和/或第二信号阈值可以可选地被选择为防止或减少背反射对激光空腔的性能的影响。当LIDAR输入信号的部分作为返回LIDAR信号返回到激光空腔时，发生背反射。在一些情况下，通过刻面18的LIDAR输入信号的大约50%返回到激光空腔。当进入部分返回装置14的返回LIDAR信号的功率没有降低到从部分返回装置14离开的出射LIDAR信号的功率以下（“功率下降”）超过最小功率下降阈值时，返回LIDAR信号可以影响激光空腔的性能。在所示的芯片中，最小功率下降阈值可以是大约35dB（0.03%）。因此，当进入部分返回装置14的返回LIDAR信号的功率在从部分返回装置14离开的出射LIDAR信号的功率以下不超过35dB时，返回LIDAR信号可以影响激光空腔的性能。
电子装置62可以操作输出光衰减器46，以便例如当目标对象非常接近或高度反射或两者时，减小低功率下降的影响。如从图1中明显看出的，输出光衰减器46的增加衰减水平的操作减小了进入部分返回装置14的返回LIDAR信号的功率，并且还减小了在远离部分返回装置14的位置处的返回出射LIDAR信号的功率。由于输出光衰减器46位于远离部分返回装置14，所以从部分返回装置14离开的出射LIDAR信号的功率不直接受到输出光衰减器46操作的影响。因此，输出光衰减器46的增加衰减水平的操作增加了功率下降的水平。结果，电子装置可以采用光衰减器46以便调谐功率下降。
另外，采样信号的幅度与功率下降相关。例如，如图1所示，采样信号的幅度与比较信号的功率相关。由于比较信号是LIDAR输入信号的部分，所以采样信号的幅度与LIDAR输入信号的功率相关。该结果意味着采样信号的幅度也与返回LIDAR信号的功率相关，因为返回LIDAR信号是LIDAR输入信号的部分。因此，采样信号的幅度与功率下降相关。
由于采样信号的幅度与功率下降相关，所以电子装置62可以使用采样信号的幅度来操作输出光衰减器，以便将比较信号功率的幅度保持在目标范围内。例如，电子装置62可以操作输出光衰减器46以便响应于指示功率下降的幅度在第一阈值处或以下的采样信号而增加功率下降的幅度，和/或电子装置62可以操作输出光衰减器46以便响应于指示功率下降的幅度在第二阈值处或以上的采样信号而减小功率下降的幅度。在一些情况下，第一阈值大于或等于最小功率下降阈值。在一个示例中，电子装置62操作输出光衰减器46以便响应于采样信号的幅度在第一信号阈值以上而增加功率下降的幅度，和/或响应于采样信号的幅度在第二信号阈值以下而减小功率下降的幅度。从由第一阈值、第二阈值、第一信号阈值和第二信号阈值组成的组中选择的一个、两个、三个或四个变量的（一个或多个）值的标识可以在LIDAR芯片系统的设置期间根据光学芯片的校准来确定。
当复合光信号的功率超过功率阈值时，光传感器可以变得饱和。当光传感器变得饱和时，数据信号的幅度达到最大值，尽管复合光信号的功率在功率阈值之上额外增加，但是该最大值也不会增加。因此，当复合光信号的功率超过功率阈值时，数据可能会丢失。在操作期间，电子装置62可以调节由数据光衰减器44提供的衰减水平，使得复合光信号的功率被维持在功率阈值以下。
从图1中可以明显看出，采样信号的幅度与比较信号的功率相关。因此，电子装置62可以响应于来自采样信号的输出而操作数据光衰减器44。例如，电子装置62可以操作数据光衰减器以便当采样信号的幅度指示比较信号的功率在上比较信号阈值以上时增加比较信号的衰减，和/或可以操作数据光衰减器以便当采样信号的幅度指示比较信号的功率在下比较信号阈值以下时减少比较信号的衰减。例如，在一些情况下，当采样信号的幅度在上比较阈值处或以上时，电子装置62可以增加比较信号的衰减，和/或当采样信号的幅度在上比较信号阈值处或以下时，电子装置62减少比较信号的衰减。
如上所述，电子装置62可以响应于采样信号来调节由输出光衰减器46提供的衰减水平。作为响应于采样信号来调节由输出光衰减器46提供的衰减水平的附加或替代，电子装置62可以响应于采样信号来调节由数据光衰减器44提供的衰减水平。
用于芯片的合适平台包括但不限于二氧化硅、磷化铟和绝缘体上硅晶片。图2是由绝缘体上硅晶片构造的芯片的部分的截面。绝缘体上硅（SOI）晶片包括在衬底82和光传输介质84之间的掩埋层80。在绝缘体上硅晶片中，掩埋层是二氧化硅，而衬底和光传输介质是硅。诸如SOI晶片之类的光学平台的衬底可以用作整个芯片的基底。例如，图1中所示的光学组件可以定位在衬底的顶侧和/或横向侧上或上方。
图2所示的芯片的部分包括波导构造，该波导构造适于供由绝缘体上硅晶片构造的芯片使用。光传输介质的脊86远离光传输介质的板状区88延伸。光信号被约束在脊的顶部和掩埋氧化物层之间。
脊波导的尺寸在图2中标出。例如，脊具有标记为w的宽度和标记为h的高度。板状区的厚度标记为T。对于LIDAR应用，这些尺寸比其他应用更重要，因为需要使用比其他应用中所使用的更高的光功率水平。脊宽度（标记为w）大于1μm且小于4μm，脊高度（标记为h）大于1μm且小于4μm，板状区厚度大于0.5μm且小于3μm。这些尺寸可以适用于波导的笔直或基本笔直部分、波导的弯曲部分和（一个或多个）波导的锥形部分。因此，波导的这些部分将是单模的。然而，在一些情况下，这些尺寸适用于波导的笔直或基本笔直部分，而波导的弯曲部分和/或波导的锥形部分具有在这些范围之外的尺寸。例如，图1中所示的实用波导16的锥形部分可以具有>4μm的宽度和/或高度，并且可以在4μm至12μm的范围内。另外或作为替选，波导的弯曲部分可以具有减小的板厚度以便减小波导的弯曲部分中的光损耗。例如，波导的弯曲部分可以具有远离板状区延伸的脊，板状区的厚度大于或等于0.0μm且小于0.5μm。虽然上述尺寸通常将提供具有单模构造的波导的笔直或基本笔直部分，但是它们可以导致多模的（一个或多个）锥形部和/或（一个或多个）弯曲部。可以使用基本上不激励较高阶模式的锥形来实现多模几何结构与单模几何结构之间的耦合。因此，波导可以被构造成使得在波导中载送的信号即使当在具有多模尺寸的波导部中载送时也以单模载送。图2的波导构造适于从由空腔波导12、实用波导16、参考波导27、比较波导30、第一检测器波导36、第二检测器波导38、采样波导52、控制波导57和干涉仪波导60组成的组中选择的波导的全部或部分。图2的上下文中公开的波导构造也适于下面将公开的导引波导。
与实用波导16对接的光源10可以是增益元件，其是与芯片分离然后被附接到芯片的组件。例如，光源10可以是使用倒装芯片布置附接到芯片的增益元件。
当光源10与由绝缘体上硅晶片构造的芯片上的脊波导对接时，使用倒装芯片布置是合适的。倒装芯片增益元件与由绝缘体上硅晶片构造的芯片上的脊波导之间的合适接口的示例可以在2017年7月11日发布的美国专利号9,705,278和在1999年11月23日发布的美国专利号5,991,484中找到；其每一个以其整体并入本文。这些构造适于用作光源10。当光源10是增益元件时，电子装置62可以通过改变施加到通过增益元件的电流的水平来改变出射LIDAR信号的频率。
衰减器可以是与芯片分离然后附接到芯片的组件。例如，衰减器可以被包括在衰减器芯片上，该衰减器芯片以倒装芯片布置被附接到芯片。衰减器芯片的使用适于从由数据衰减器和控制衰减器组成的组中选择的衰减器的全部或部分。
作为在单独组件上包括衰减器的替代，衰减器的全部或部分可以与芯片集成。例如，与由绝缘体上硅晶片构造的芯片上的脊波导对接的衰减器的示例可以在1999年6月1日发布的美国专利号5,908,305中找到；其每一个以其整体并入本文。与芯片集成的衰减器的使用适于从由数据衰减器和控制衰减器组成的组中选择的光传感器的全部或部分。
与芯片上的波导对接的光传感器可以是与芯片分离然后附接到芯片的组件。例如，光传感器可以是光电二极管或雪崩光电二极管。合适的光传感器组件的示例包括但不限于位于日本Hamamatsu市的Hamamatsu制造的InGaAs PIN光电二极管、或位于日本Hamamatsu市的Hamamatsu制造的InGaAs APD（雪崩光电二极管）。这些光传感器可以如图1所示那样位于芯片上中央。或者，终止于光传感器处的波导的全部或部分可以终止于位于芯片边缘处的刻面18处，并且光传感器可以在刻面18之上附接到芯片的边缘，使得光传感器接收穿过刻面18的光。作为与芯片分离的组件的光传感器的使用适于从由第一光传感器40、第二光传感器42、采样光传感器54和控制光传感器61组成的组中选择的光传感器的全部或部分。
作为单独组件的光传感器的替代，光传感器的全部或部分可以与芯片集成。例如，可以在Optics Express第15卷，第21号，13965-13971（2007）；2012年1月10日发布的美国专利号8,093,080；2012年8月14日发布的美国专利号8,242,432；以及2000年8月22日发布的美国专利号6,108,8472中可以找到与由绝缘体上硅晶片构造的芯片上的脊波导对接的光传感器的示例，上述每一个以其整体并入本文。与芯片集成的光传感器的使用适于从由第一光传感器40、第二光传感器42、采样光传感器54和控制光传感器61组成的组中选择的光传感器的全部或部分。
与各种光学器件平台集成的光栅的构造是可用的。例如，可以通过在脊的顶部和/或脊的后侧中形成凹槽来在脊波导中形成布拉格光栅。
在一些情况下，期望扫描LIDAR输出信号。上述芯片构造适于供LIDAR应用中使用的各种扫描机构使用。例如，输出LIDAR信号可以由一个或多个反射装置和/或一个或多个准直装置接收。一个或多个反射装置可以被配置成重新引导和/或导引LIDAR输出信号，以便提供对LIDAR输出信号的扫描。合适的反射装置包括但不限于反射镜，例如机械驱动反射镜和微机电系统（MEMS）反射镜。一个或多个准直装置提供了LIDAR输出信号的准直，并且可以相应地增加在实用波导16中接收的LIDAR输入信号的部分。合适的准直装置包括但不限于单独的透镜和合成的透镜。
图3示出了与反射装置90和准直装置92一起使用的上述芯片。例如，透镜用作准直装置，其接收LIDAR输出信号并提供LIDAR输出信号的准直。反射镜用作接收准直LIDAR输出信号并在期望方向上反射准直LIDAR输出信号的反射装置90。如由标记为A的箭头所图示的，电子装置可以移动反射镜以便导引准直LIDAR输出信号和/或扫描准直LIDAR输出信号。反射镜的移动可以是以二维或三维的。合适的反射镜包括但不限于机械驱动反射镜和微机电系统（MEMS）反射镜。
图4示出了与反射装置90和准直装置92一起使用的上述芯片。例如，反射镜用作接收LIDAR输出信号并在期望方向上反射LIDAR输出信号的反射装置90。如由标记为A的箭头所图示的，电子装置可以移动反射镜以便导引LIDAR输出信号和/或扫描LIDAR输出信号。透镜用作准直装置92，其从反射镜接收LIDAR输出信号并提供LIDAR输出信号的准直。透镜可以被配置成随着反射镜的移动而移动，使得透镜继续在反射镜的不同位置处接收LIDAR输出信号。或者，可以充分地限制反射镜的移动，使得透镜继续在反射镜的不同位置处接收LIDAR输出信号。反射镜的移动可以是以二维或三维的。合适的反射镜包括但不限于机械驱动反射镜和微机电系统（MEMS）反射镜。
诸如SOI MEMS（绝缘体上硅微机电系统）技术之类的技术可用于将诸如MEMS反射镜之类的反射装置结合到芯片中。例如，图5是通过实用波导16的纵轴截取的芯片的部分的截面。所示的芯片被构造在绝缘体上硅波导上。反射镜凹部延伸穿过光传输介质到达基座。反射镜定位在反射镜凹部中，使得反射镜从实用波导接收LIDAR输出信号。透镜用作准直装置92，其从反射镜接收LIDAR输出信号并提供LIDAR输出信号的准直。透镜可以被配置成随着反射镜的移动而移动，使得透镜继续在反射镜的不同位置处接收LIDAR输出信号。或者，可以充分地限制反射镜的移动，使得透镜继续在反射镜的不同位置处接收LIDAR输出信号。电子装置可以控制反射镜在一维或二维上的移动。
除了反射装置之外或作为替选装置，以上芯片可包括扫描和/或导引LIDAR输出信号的替选方法。例如，芯片可以包括用于将出射LIDAR信号分成多个输出信号的组件。然后，芯片可以调谐不同输出信号之间的相位差，以便控制LIDAR输出信号远离芯片行进的方向。可以通过改变输出信号之间的相位差的水平来导引或扫描LIDAR输出信号。
图6示出了被配置成使用输出信号之间的相位差来导引LIDAR输出信号的芯片的部分。可以如上述那样构造芯片的未在图6中示出的（一个或多个）部分。例如，图6所示的实用波导16可以是如图1所示那样构造的芯片的实用波导16。从图6中可以明显看出，实用波导16可以用作上述公共波导。因此，出射LIDAR信号可以用作上述公共光信号。
实用波导16将出射LIDAR信号载送到分离器100，该分离器100将出射LIDAR信号分成多个输出信号，每个输出信号在导引波导102上载送。每个导引波导102终止于刻面18处，刻面18被布置成使得通过刻面18离开芯片的输出信号组合以形成LIDAR输出信号。
可以将分离器100和导引波导102构造成使得在相邻导引波导102的刻面18处的输出信号之间不存在相位差。例如，分离器100可以被构造成使得每个输出信号在从分离器100离开时是同相的，并且导引波导102可以各自具有相同的长度。或者，可以将分离器100和导引波导102构造成使得在相邻导引波导102的刻面18处的输出信号之间存在小的线性增加的相位差。例如，导引波导102可以被构造成使得导引波导号码j的相位是f0+（j-1）f，其中j是1到N的整数，并且当导引波导如图6所示被顺序编号时，j表示与导引波导相关联的号码，f是当相位调谐器（下面讨论）不影响相位差时相邻导引波导之间的相位差，并且f0是导引波导j=1的刻面18处的输出信号的相位。在一些情况下，该相位差是通过将导引波导构造成使得导引波导具有线性增加的长度差来实现的。例如，导引波导j的长度可以由l0+（j-1）Δl表示，其中j是1到N的整数，并且当导引波导如图6所示被顺序编号时，j表示与导引波导相关联的号码，Δl是相邻导引波导之间的长度差，并且L0是导引波导j=1的长度。当导引波导长度相同时，Δl的值是零并且f的值是零。合适的Δl包括但不限于Δl大于0或5和/或小于10或15μm。合适的f包括但不限于f大于0π、或7π和/或小于15π、或20π。合适的N包括但不限于N大于10、100或1000和/或小于10000或50000。合适的分离器包括但不限于星形耦合器、级联Y接合和级联1×2 MMI耦合器。
相位调谐器104可以沿着导引波导102的至少部分定位。尽管相位调谐器104被示出为沿着第一和最后导引波导定位，但是这些相位调谐器是可选的。例如，芯片不需要在导引波导j=1上包括相位调谐器。
电子装置可以被配置成操作相位调谐器，以便在相邻的导引波导102的刻面18处的输出信号之间创建相位差。电子装置可以操作相位调谐器，使得相位差是恒定的，因为其跨导引波导线性地增加。例如，电子装置可以操作相位调谐器，使得调谐器引起的导引波导号码j的相位为（j-1）α，其中j是1到N的整数，并且当导引波导如图6所示被顺序编号时，j表示与导引波导相关联的号码，α是相邻导引波导之间的调谐器引起的相位差。因此，导引波导号码j的相位是f0+（j-1）f+（j-1）α。图6示出了仅具有4个导引波导的芯片，以便简化图示，然而，芯片可以包括更多的导引波导。例如，芯片可以包括多于4个导引波导、多于100个导引波导、或多于1000个导引波导和/或少于5000个导引波导。
电子装置可以被配置成操作相位调谐器以便调谐相位差α的值。调谐相位差α的值改变了LIDAR输出信号远离芯片行进的方向（θ）。因此，电子装置可通过改变相位差α来扫描LIDAR输出信号。LIDAR输出信号可被扫描的角度范围为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，并且在一些情况下，从
Figure DEST_PATH_IMAGE004
延伸至
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE008
是当α=0°时在LIDAR输出信号的方向上测量的。当Δl值不为零时，长度差导致衍射，使得不同波长的光以不同方向（θ）远离芯片行进。因此，当出射LIDAR信号远离芯片行进时，可能存在出射LIDAR信号的一些扩展。此外，改变衍射水平改变了当α=0°时出射LIDAR信号远离芯片行进的角度。然而，提供具有长度差（Δl≠0）的导引波导可以简化导引波导在芯片上的布局。
图7是从芯片外朝向导引波导的刻面观看的芯片的侧视图。根据图2来构造导引波导102。例如，如图2所示，导引波导102具有标记为w的宽度和标记为h的高度。板状区的厚度标记为T。对于LIDAR应用，这些尺寸比其他应用更重要，因为需要使用比在其他应用中所使用的更高的光功率水平，并且需要在诸如导引波导的应用中保持相对相位。脊宽度（标记为w）大于1μm且小于4μm，脊高度（标记为h）大于1μm且小于4μm，板状区厚度大于或等于0.0μm、或0.05μm且小于3μm。这些尺寸可以适用于波导的笔直或基本笔直部分、波导的弯曲部分和（一个或多个）波导的锥形部分。因此，波导的这些部分将是单模的。然而，在一些情况下，这些尺寸适用于波导的笔直或基本笔直部分，而波导的弯曲部分和/或波导的锥形部分具有在这些范围之外的尺寸。例如，波导的锥形部分可以具有>4μm的宽度和/或高度，并且可以在4μm至12μm的范围内。另外或作为替选，波导的弯曲部分可以具有减小的板厚度，以便减小波导的弯曲部分中的光损耗。例如，波导的弯曲部分可以具有远离板状区延伸的脊，板状区的厚度大于或等于0.0μm且小于0.5μm。虽然上述尺寸通常将提供具有单模构造的波导的笔直或基本笔直部分，但是它们可以导致多模的（一个或多个）锥形部和/或（一个或多个）弯曲部。可以使用基本上不激励较高阶模式的锥形来实现多模几何结构与单模几何结构之间的耦合。因此，波导可以被构造成使得在波导中载送的信号即使当在具有多模尺寸的波导部中载送时也以单模载送。
间距是导引波导的刻面之间的距离，并且在图7中标记为P。可以以中央到中央或从一个刻面18的横向侧到相邻刻面18的对应横向侧的方式测量间距。减小间距增加了可以有效地扫描LIDAR输出信号的角度范围。然而，随着刻面彼此接近，可能发生倏逝（evanescent）耦合。当刻面18的相邻横向侧之间的分离（在图7中标记为S）大于1μm时，防止或减少倏逝耦合。该分离水平也可以应用于位于刻面和相位调谐器之间的导引波导的部分，以便防止或减少相邻导引波导之间的耦合。
一个或多个导引波导可以包括锥形。例如，图8是芯片的顶视图，其中导引波导中的至少部分各自包括在刻面18之一处终止的锥形106。虽然锥形被示为在刻面18处终止，但是锥形可以在刻面18之前终止。因此，在锥形和刻面18之间可以存在导引波导的非锥形部分。虽然图8中的锥形106被示为在它们接近刻面处扩展导引波导的宽度，但是锥形106可以被构造为在它们接近刻面处收缩导引波导的宽度。减小刻面处的导引波导的宽度可以帮助使不同导引波导的刻面更靠近在一起。结果，宽度减小的锥形可以保持低间距水平，同时还允许防止或减小相邻导引波导之间的耦合的分离水平。
图8中所示的锥形是水平锥形，然而，锥形也可以是竖直的。刻面的宽度在图7中标记为wt，并且刻面的高度在图7中标记为ht。锥形可以被构造成使得刻面的宽度（wt）小于30、20或10μm和/或大于5、2或1μm。因此，位于锥形与分离器100之间的导引波导的非锥形部分可以具有大于1μm且小于4μm的宽度以及大于1μm且小于4μm的高度，并且位于锥形与刻面之间的导引波导的非锥形部分和/或刻面本身可以具有大于1μm且小于4μm的宽度以及大于1μm且小于4μm的高度。另外或作为替选，锥形可以被构造成使得相邻刻面之间的分离大于0.2、0.3或0.4μm和/或小于0.6、0.8或1μm，而间距大于1.5、3或6μm和/或小于10、20或30μm。利用这些尺寸并且在1550 nm波长处，可以实现小于60°、30°或20°和/或大于5°、3°或1°的扫描角度范围（
Figure DEST_PATH_IMAGE010
）。
可以通过减小刻面18区域中的板状区的厚度来减小刻面18区域中的导引波导之间的光耦合。图9A是图8所示的芯片的部分的截面的侧视图。截面是沿图8中标记为A的线截取的。由于图9A是侧视图，所以也示出了在截面背景下的芯片特征。例如，截面是通过板状区88截取的；然而，在板状区88后可以看到导引波导102的脊。图9B是图8所示的芯片的部分的透视图。图9B所示的图像不包括图8所示的锥形106，尽管图9B所示的板状区配置可以与锥形106结合使用。
导引波导102各自从板状区88延伸。板状区88的厚度随着板状区88接近芯片的刻面和/或横向侧而减小。例如，板状区包括至少部分地延伸到板状区88中的凹部108。当凹部108如图9所示那样部分地延伸通过板状区88时，凹部108的底部处的光传输介质84可与板状区中的光传输介质84连续，并因此用作板状区88的减小部分。板状区的厚度在图9中标记为T，而减小的板状区的厚度标记为t。从在刻面之间、与刻面相邻和在芯片的横向侧处、在锥形之间中选择的一个或多个位置处的减小的板状区的合适厚度包括但不限于大于或等于0.0μm且小于0.2μm或0.5μm的厚度。芯片可以被构造成使得板状区厚度（T）：减小的板状区厚度（t）之比大于1.2:1、2:1或4：1和/或小于10：1或5:1。
板状区可以在刻面附近竖直地和/或水平地逐渐变细。例如，图9C是图8所示的芯片的部分的透视图。与刻面相邻的板状区的部分竖直地逐渐变细，使得板状区的厚度随着板状区接近刻面而增加。为了简化附图，图9C中未示出锥形106。然而，板状区的竖直和/或水平锥形可以与诸如图8中所示的导引波导102锥形106或者随着接近刻面而变得更窄的锥形106结合使用。因此，诸如图9C所示的板状区的（一个或多个）竖直锥形可以位于导引波导的锥形106区域之间。这种布置可以减少光损耗。
在一些情况下，导引波导102被设计为使得导引波导102的长度线性地增加。例如，导引波导j的长度可以由L0+（j-1）ΔL来表示，其中j是1到N的整数，并且当导引波导如图6所示被顺序编号时，j表示与导引波导相关联的号码，ΔL是相邻导引波导之间的长度差，并且L0是导引波导j=1的长度。如上所述，该长度差导致了由f0+（j-1）f+（j-1）α表示的导引波导号码j的相位。
长度差引起衍射，使得不同波长的光在不同方向（θ）上远离芯片行进。利用该波长相关的衍射和通过调谐相位调谐器104可以实现的角度的组合增加了LIDAR输出信号可以被扫描的角度范围，是
Figure DEST_PATH_IMAGE012
。例如，利用上述导引波导配置，可以使用高达30μm的输出波导间距来实现大于40°、50°或60°和/或小于70°、80°或90°的扫描角度范围（
Figure DEST_PATH_IMAGE014
）。合适的ΔL包括但不限于ΔL大于0或100μm和/或小于200或300μm。合适的N包括但不限于N大于100或1000和/或小于10,000或50,000。
为了增加可以包括在LIDAR输出信号中的波长范围，芯片可以包括多个不同的激光空腔和复用器，以代替图1的芯片上的激光空腔。复用器可以接收来自每个激光空腔的输出，并且组合这些输出以形成由图1的实用波导16接收的出射LIDAR信号。电子装置可以顺序地操作激光空腔，使得从芯片顺序地输出不同波长的LIDAR输出信号。电子装置可以操作相位调谐器以顺序地扫描不同波长的LIDAR输出信号。或者，电子装置可以同时操作两个或更多个激光空腔，使得LIDAR输出信号包括来自多个不同激光空腔的光。电子装置可以操作相位调谐器以扫描包括来自多个不同激光空腔的光的LIDAR输出信号。由于值ΔL是不同波长的不同百分比，所以具有不同波长的LIDAR输出信号在不同方向上远离芯片行进。
图6所示的导引波导的布局适于具有相同长度或基本相同长度的导引波导的构造。然而，其他导引波导布局是可能的。例如，图10示出了具有对于具有增加长度的导引波导的构造更适合的导引波导布局的芯片的部分。
导引波导可以被构造成使得在刻面处的导引波导中的输出信号的传播方向基本上平行于器件的平面、衬底的上表面和/或衬底的下表面。在一些情况下，上述刻面18相对于基底和/或衬底的上表面和/或衬底的下表面垂直或基本上垂直。另外或作为替选，刻面18还可被构造成使得刻面的平面和在刻面处的输出信号的传播方向之间的最小角度在80°至90°之间。例如，图11是诸如实用波导16或导引波导102之类的波导的截面，其中角度θ表示刻面与输出信号的传播方向之间的最小角度。角度的合适值包括但不限于大于10°、9°或8°和/或小于7°、6°或5°的角度。
示例1
模拟根据图2在绝缘体上硅晶片上构造的波导，以确定波导的有效折射率/宽度的变化。图12示出了作为波导高度的函数的所得折射率变化。图12示出了在1μm以上的高度处，折射率变化水平是波导直径（高度）的强函数，但是当直径（高度）通过1μm时，函数性突然下降到接近零。
示例2
根据图2在绝缘体上硅晶片上构造了波导，并针对传播损耗进行了测试。图13示出了作为波导高度的函数的所得传播水平。传播损耗水平随着波导高度通过1μm而变得越来越小。图13中明显的变得越来越小的锐度可能由于与y轴上所示的dB维度相关联的对数标度而减小。
示例3
根据图2在绝缘体上硅晶片上构造了第一波导。第一波导具有3μm的高度、3μm的宽度和0.25μm的板厚度。强度对波束导引角的结果示于图14。当使用具有0.5μm高度的相同波导结构时存在的旁瓣在图14中不明显。
合适的相位调谐包括但不限于用于载流子注入的PIN二极管、用于热调谐的加热器或半导体光放大器（SOA）。在由绝缘体上硅晶片构造的芯片上与脊波导集成的（一个或多个）相位调谐器的示例可以在1998年5月22日提交的美国专利申请序列号09/083,395（其在6月1日发布的授权专利号5,908,305）中可以找到，并且其全部内容并入本文。（一个或多个）相位调谐器可以是与芯片分离然后附接到芯片的组件。例如，（一个或多个）相位调谐器可以被包括在相位调谐器芯片上，其以倒装芯片布置附接到芯片。作为在单独的组件上包括（一个或多个）相位调谐器的替代，（一个或多个）相位调谐器的全部或部分可以与芯片集成。
合适的电子装置可包括但不限于控制器，其包括或包含模拟电路、数字电路、处理器、微处理器、数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）、计算机、微计算机或组合，其适于执行上述的操作、监视和控制功能。在一些情况下，控制器可以访问存储器，该存储器包括在执行操作、控制和监视功能期间由控制器执行的指令。尽管电子装置被图示为单个位置处的单个组件，但是电子装置可以包括彼此独立和/或放置在不同位置中的多个不同组件。另外，如上所述，所公开的电子装置的全部或部分可以被包括在包括与芯片集成的电子装置的芯片上。
尽管激光空腔被示出为位于芯片上，但激光空腔的全部或部分可位于芯片外。例如，实用波导16可以终止于第二刻面，出射LIDAR信号可以通过该第二刻面从位于芯片外的激光空腔进入实用波导16。
芯片可以包括除了所图示的组件之外的组件。作为一个示例，光衰减器（未示出）可以沿着第一检测器波导36和第二检测器波导38定位。电子装置可以操作这些衰减器，使得到达第一光传感器40的复合采样信号的第一部分的功率与到达第二光传感器42的复合采样信号的第二部分的功率相同或大致相同。电子装置可以响应于来自指示复合采样信号的第一部分的功率水平的第一光传感器40、以及指示复合采样信号的第二部分的功率水平的第二光传感器42的输出来操作衰减器。
可以采用数据分支24的替换结构和/或操作。例如，在2018年5月15日提交的美国临时专利申请序列号62/671,913（以其整体并入本文）中公开了替代的数据分支24结构和用于从数据分支24产生数据的替代方法。
鉴于这些教导，本领域的普通技术人员将容易想到本发明的其他实施例、组合和修改。因此，本发明仅由所附权利要求来限定，当结合上述说明书和附图考虑时，所附权利要求包括所有这样的实施例和修改。

Claims (20)

1.一种LIDAR芯片，包括：
多个导引波导，其定位在基底上并且每个导引波导被配置成载送输出信号，所述导引波导各自终止在刻面处，所述刻面被布置为使得输出信号通过所述刻面离开所述芯片并且组合以形成LIDAR输出信号；
相位调谐器，其定位在所述导引波导的至少部分上，并且被配置成调谐彼此相邻的导引波导上的输出信号之间的相位差；以及
所述导引波导具有大于或等于1μm且小于或等于4μm的直径或高度。
2.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述刻面的至少部分被构造成使得所述刻面和在所述刻面处的所述输出信号的传播方向之间的最小角度大于80°且小于90°。
3.根据权利要求1所述的芯片，其中，在所述刻面处的所述导引波导的至少部分中的所述输出信号的传播方向平行于所述基底。
4.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述导引波导具有相同的长度。
5.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述导引波导的长度线性地改变。
6.根据权利要求1所述的芯片，包括在系统中，所述系统还包括：电子装置，所述电子装置操作所述相位调谐器以便改变所述LIDAR输出信号远离所述芯片行进的方向。
7.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述导引波导的至少部分的宽度在所述相位调谐器与所述刻面之间变窄。
8.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述导引波导各自包括光传输介质的脊，所述脊远离所述光传输介质的位于所述脊之间的板状区延伸，所述板状区的厚度随着所述板状区接近所述刻面而减小。
9.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述导引波导具有大于或等于1μm且小于或等于4μm的宽度。
10.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述导引波导具有远离板状区延伸的光传输介质的脊，所述板状区具有大于0.0μm且小于或等于3μm的厚度。
11.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述导引波导具有远离光传输介质的板状区延伸的光传输介质的脊，所述脊具有大于或等于1μm且小于或等于4μm的宽度、大于或等于1μm且小于或等于4μm的高度；并且所述板状区具有大于0.0μm且小于或等于3μm的厚度。
12.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述导引波导的至少部分各自排除所述相位调谐器。
13.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述刻面被布置成使得相邻刻面之间的分离小于1μm。
14.根据权利要求13所述的芯片，其中，所述刻面以小于30μm的间距布置。
15.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述刻面以大于1.5μm和/或小于30μm的间距布置。
16.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述导引波导的至少部分各自包括锥形。
17.根据权利要求16所述的芯片，其中，所述锥形被构造成使得所述导引波导的宽度随着所述导引波导接近所述刻面而减小。
18.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述导引波导具有远离光传输介质的板状区延伸的所述光传输介质的脊，并且所述板状区的邻近于所述刻面的部分竖直地成锥形，使得所述板状区的厚度随着所述板状区接近所述刻面而增大。
19.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述LIDAR输出信号是通过组合通过所述刻面离开所述芯片的输出信号而形成的多个LIDAR输出信号中的一个，所述LIDAR输出信号中的每个包括来自不同激光空腔的光。
20.根据权利要求1所述的芯片，其中，所述LIDAR输出信号是通过组合通过所述刻面离开所述芯片的输出信号而形成的多个LIDAR输出信号中的一个，所述LIDAR输出信号中的每个具有不同的波长。
CN201980052183.2A 2018-06-05 2019-05-31 Lidar输出信号的导引中的相位控制 Active CN112673274B (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862680787P 2018-06-05 2018-06-05
US62/680787 2018-06-05
US201862683958P 2018-06-12 2018-06-12
US62/683958 2018-06-12
US16/255699 2019-01-23
US16/255,699 US11402505B2 (en) 2018-06-05 2019-01-23 Control of phase in steering of LIDAR output signals
PCT/US2019/035084 WO2019236430A1 (en) 2018-06-05 2019-05-31 Control of phase in steering of lidar output signals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112673274A true CN112673274A (zh) 2021-04-16
CN112673274B CN112673274B (zh) 2024-05-14

Family

ID=68692582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980052183.2A Active CN112673274B (zh) 2018-06-05 2019-05-31 Lidar输出信号的导引中的相位控制

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11402505B2 (zh)
EP (1) EP3803446B1 (zh)
JP (2) JP7397009B2 (zh)
CN (1) CN112673274B (zh)
WO (2) WO2019236430A1 (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019143644A1 (en) 2018-01-18 2019-07-25 Corning Incorporated LOW-LOSS WAVEGUIDES FORMED IN HIGH-TRANSMISSION GLASS USING Ag-Na ION EXCHANGE
US10690858B2 (en) * 2018-02-28 2020-06-23 Corning Incorporated Evanescent optical couplers employing polymer-clad fibers and tapered ion-exchanged optical waveguides
KR20240006715A (ko) * 2018-08-10 2024-01-15 오로라 오퍼레이션스, 인크. 콜리메이트된 빔들의 팬을 이용한 코히런트 lidar의 스캐닝을 위한 방법 및 시스템
US20200072979A1 (en) * 2018-08-31 2020-03-05 Silc Technologies, Inc. Reduction of ADC Sampling Rates in LIDAR Systems
US11892565B2 (en) 2018-10-12 2024-02-06 Silc Technologies, Inc. Controlling direction of LIDAR output signals
WO2020123164A1 (en) 2018-12-11 2020-06-18 Silc Technologies, Inc. Image distance in lidar systems
EP3914928B1 (en) 2019-01-25 2024-09-25 SiLC Technologies, Inc. Steering of output signals in lidar systems
JP2022521459A (ja) 2019-02-09 2022-04-08 シルク テクノロジーズ インコーポレイティッド スペックル感度が低減されたｌｉｄａｒシステム
US12019185B2 (en) 2019-04-16 2024-06-25 Silc Technologies, Inc. Concurrent LIDAR measurements of a region in a field of view
US11579305B2 (en) 2019-11-05 2023-02-14 Silc Technologies, Inc. LIDAR output steering systems having optical gratings
US12105196B2 (en) 2019-12-12 2024-10-01 Samsung Electronics Co., Ltd. LiDAR device and LiDAR system including the same
US11592560B2 (en) * 2020-04-09 2023-02-28 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Frequency modulated continuous wave LIDAR with locked dual lasers
US20210341611A1 (en) * 2020-05-04 2021-11-04 Silc Technologies, Inc. Lidar with delayed reference signal
US11940566B2 (en) * 2020-07-07 2024-03-26 Silc Technologies, Inc. Sequencing of signals in LIDAR systems
US11237250B1 (en) * 2021-03-01 2022-02-01 Aeva, Inc. Techniques for generation of high brightness beams
US20230104453A1 (en) * 2021-10-05 2023-04-06 Silc Technologies, Inc. Increasing rate of lidar measurements

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100187442A1 (en) * 2008-07-29 2010-07-29 University Of Washington Beam generation and steering with integrated optical circuits for light detection and ranging
US20140332918A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-13 Kotura, Inc. Enhancing the performance of light sensors that receive light signals from an integrated waveguide
US20150378187A1 (en) * 2014-06-28 2015-12-31 John Heck Solid state lidar circuit
CN105917257A (zh) * 2014-02-24 2016-08-31 洛克利光子有限公司 检测器重调器和光电子交换机
CN106410607A (zh) * 2016-11-17 2017-02-15 清华大学 有源光相控阵光子集成芯片及其制备方法
KR20180013598A (ko) * 2016-07-29 2018-02-07 삼성전자주식회사 빔 스티어링 소자 및 이를 포함하는 광학 장치

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3377794B2 (ja) 1993-09-21 2003-02-17 ブッカム・テクノロジイ・ピイエルシイ 電気光学デバイス
GB2307786B (en) 1996-05-16 1997-10-15 Bookham Technology Ltd Assembly of an optical component and an optical waveguide
US8093080B2 (en) 2009-02-19 2012-01-10 Kotusa, Inc. Optical device having light sensor employing horizontal electrical field
US8242432B2 (en) 2009-10-23 2012-08-14 Kotura, Inc. System having light sensor with enhanced sensitivity including a multiplication layer for generating additional electrons
KR101420898B1 (ko) 2009-12-23 2014-07-16 한국전자통신연구원 다중 모드 광대역 무선통신 장치 및 방법
EP2796890B1 (en) 2011-12-21 2017-06-28 Mitsubishi Electric Corporation Laser radar device
JP2015172540A (ja) 2014-03-12 2015-10-01 学校法人幾徳学園 レーザドップラー流速計
US9753351B2 (en) 2014-06-30 2017-09-05 Quanergy Systems, Inc. Planar beam forming and steering optical phased array chip and method of using same
US9705278B2 (en) 2015-09-29 2017-07-11 Mellanox Technologies Silicon Photonics Inc. Resolution of mode hopping in the output of laser cavities
US10135218B2 (en) 2015-10-02 2018-11-20 Ayar Labs, Inc. Multi-wavelength laser system for optical data communication links and associated methods
US10261389B2 (en) 2016-06-22 2019-04-16 Massachusetts Institute Of Technology Methods and systems for optical beam steering
US10656496B2 (en) * 2016-08-02 2020-05-19 University Of Southern California Monolithically integrated large-scale optical phased array

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100187442A1 (en) * 2008-07-29 2010-07-29 University Of Washington Beam generation and steering with integrated optical circuits for light detection and ranging
US20140332918A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-13 Kotura, Inc. Enhancing the performance of light sensors that receive light signals from an integrated waveguide
CN105917257A (zh) * 2014-02-24 2016-08-31 洛克利光子有限公司 检测器重调器和光电子交换机
US20150378187A1 (en) * 2014-06-28 2015-12-31 John Heck Solid state lidar circuit
KR20180013598A (ko) * 2016-07-29 2018-02-07 삼성전자주식회사 빔 스티어링 소자 및 이를 포함하는 광학 장치
CN106410607A (zh) * 2016-11-17 2017-02-15 清华大学 有源光相控阵光子集成芯片及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019236430A8 (en) 2020-12-17
EP3803446A1 (en) 2021-04-14
CN112673274B (zh) 2024-05-14
EP3803446A4 (en) 2022-02-16
JP2024020584A (ja) 2024-02-14
US11360213B2 (en) 2022-06-14
WO2019236464A1 (en) 2019-12-12
US20190369251A1 (en) 2019-12-05
EP3803446B1 (en) 2024-04-03
JP7397009B2 (ja) 2023-12-12
US20190369244A1 (en) 2019-12-05
US11402505B2 (en) 2022-08-02
WO2019236430A1 (en) 2019-12-12
JP2021526637A (ja) 2021-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112673274B (zh) Lidar输出信号的导引中的相位控制
US11531090B2 (en) Optical sensor chip
JP7425000B2 (ja) Ｌｉｄａｒ出力信号の方向を調整するための光学スイッチング
US11892565B2 (en) Controlling direction of LIDAR output signals
WO2020018591A1 (en) Optical sensor system
US11681021B2 (en) Optical sensor system
JP2022544743A (ja) Ｌｉｄａｒチップと共に使用するためのｌｉｄａｒアダプタ
US20230417996A1 (en) Waveguide heating in lidar systems
US20220404470A1 (en) Scanning multiple lidar system output signals
US11624807B2 (en) Image distance in LIDAR systems
US20200249322A1 (en) Steering multiple lidar output signals
US20240230860A9 (en) Identification of chirp rates
US20240255618A1 (en) Scanning multiple lidar system output signals

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant