CN114415194B - 基于飞行时间探测的片上激光雷达系统 - Google Patents

基于飞行时间探测的片上激光雷达系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种基于飞行时间探测的片上激光雷达系统，通过设置光源装置发出多束入射光，通过设置集成于光学芯片上的片上收发结构接收所述光源装置发出的多束入射光并以不同方向朝待探测区域发射，通过设置光电接收装置接收由待探测物体反射回来的多束反射光并转化为电信号发送给处理端，最终处理端结合多束入射光的发射方向和飞行时间计算得到待探测物体在球坐标系中的空间位置坐标，不需要设置片外的透镜系统，且片上不需要设置大量的发射结构，结构简单成本低，且具有较高的扫描精度。

Description

基于飞行时间探测的片上激光雷达系统
技术领域
本申请涉及激光雷达技术领域，特别是涉及一种基于飞行时间探测的片上激光雷达系统。
背景技术
传统波束引导激光雷达主要利用焦平面扫描来实现。通过将发射端放置在透镜的焦平面上，将不同位置出射的光信号发射到不同的方向上，从而完成空间上的扫描。
传统波束引导激光雷达必须采用片外的透镜系统，且片上需要大量的发射结构来提高扫描精度，此外，片上的各个发射结构的距离具有限制，很难获得较高的扫描精度。因此，传统波束引导激光雷达成本高，且无法达到较高的扫描精度。
发明内容
基于此，有必要针对传统波束引导激光雷达成本高，且无法达到较高的扫描精度的问题，提供一种基于飞行时间探测的片上激光雷达系统。
本申请提供一种基于飞行时间探测的片上激光雷达系统，包括：
光源装置，用于发出多束入射光；
片上收发结构，集成于一个光学芯片上，用于接收所述光源装置发出的多束入射光并以不同方向朝待探测区域发射；所述待探测物体位于所述待探测区域内；
光电接收装置，用于接收由待探测物体反射回来的多束反射光并将多束反射光转化为电信号发送出去；
处理端，与所述光电接收装置通信连接，用于接收光电接收装置发送的电信号，解析所述电信号得到多束入射光的发射方向和飞行时间，以及反射光信号的飞行时间，并依据多束入射光的发射方向和飞行时间，反射光信号的飞行时间计算待探测物体在球坐标系中的空间位置坐标；
所述片上收发结构包括散射装置和至少一个输入波导，每一个输入波导与所述散射装置连接，每一个输入波导用于接收光源装置发射的一束入射光并将该束入射光传输至散射装置；
所述散射装置包括边缘层和核心层；所述核心层为圆柱体结构，所述边缘层为围绕所述核心层的外圆周表面，且贴紧所述核心层设置的圆环结构；所述核心层的底面与所述边缘层的底面平齐，所述核心层的高度大于或等于所述边缘层的高度；每一个输入波导均与所述边缘层固定连接；
所述核心层包括镂空层和填充层；所述镂空层设置为镂空形状；所述填充层填充于所述镂空层的缝隙处；所述镂空层与所述填充层紧密结合，以形成所述核心层；所述边缘层的折射率大于所述填充层的折射率，所述填充层的折射率大于1.1，所述镂空层的折射率大于所述填充层的折射率且所述镂空层的折射率小于或等于所述边缘层的折射率。
进一步地，所述光源装置包括：
激光器，用于发射一束入射光。
进一步地，所述片上收发结构还包括：
分束器，与所述激光器通过光路连接，用于将所述激光器发射的入射光分束为多束入射光；每一个输入波导均与所述分束器通过光路连接，每一个输入波导接收一束入射光；
至少一个调制器；每一个输入波导上承载一个调制器，所述调制器用于调整输入波导中入射光信号的振幅和相位。
进一步地，所述光电接收装置包括：
第一面光电探测器，用于接收由待探测物体反射回来的多束反射光。
进一步地，所述光源装置包括：
垂直腔面发射激光器，用于向待探测区域发射多束入射光。
进一步地，所述片上收发结构还包括：
多个第二光电探测器，每一个第二光电探测器搭载于一个输入波导之上；每一个输入波导的一端与所述散射装置连接，另一端与第二光电探测器连接。
进一步地，所述分束器包括：
第一分束器，包括第一输入端口、第二输入端口和第一输出端口；所述第一输入端口与所述激光器通过光路连接；
第二分束器，包括第三输入端口和多个第二输出端口；所述第三输入端口与所述第一输出端口通过光路连接；每一个第二输出端口与一个输入波导通过光路连接。
进一步地，所述光电接收装置包括：
第三光电探测器，与第二输入端口通过光路连接。
进一步地，自第一输入端口输入至第一分束器，且从第一输出端口输出的入射光的光流量占比，大于自第一输入端口输入至第一分束器，且从第二输入端口输出的入射光的光流量占比。
进一步地，处理端依据公式1计算待探测物体在球坐标系中的空间位置坐标：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
公式1；
其中，X为待探测物体在球坐标系中的空间位置坐标，R为待探测物体与球坐标系原点之间的直线距离，V为光信号在空气中的传输速度，ΔT为入射光的飞行时间，T2为反射光的接收时间，T1为入射光的发射时间，θX为X的方位角，φX为X的极角。
进一步地，所述基于飞行时间探测的片上激光雷达系统还包括：
片外透镜系统，设置于所述片上收发结构和所述光电接收装置之间，所述光学芯片设置于所述片外透镜系统的焦平面之上；所述片外透镜系统由一个透镜或多个透镜组合构成；所述片外透镜系统的直径大于2f×tan（θ/2），f为所述片外透镜系统的焦距，θ为片上收发结构的最大视场角。
本申请涉及一种基于飞行时间探测的片上激光雷达系统，通过设置光源装置发出多束入射光，通过设置集成于光学芯片上的片上收发结构接收所述光源装置发出的多束入射光并以不同方向朝待探测区域发射，通过设置光电接收装置接收由待探测物体反射回来的多束反射光并转化为电信号发送给处理端，最终处理端结合多束入射光的发射方向和飞行时间计算得到待探测物体在球坐标系中的空间位置坐标，不需要设置片外的透镜系统，且片上不需要设置大量的发射结构，结构简单成本低，且具有较高的扫描精度。
附图说明
图1为本申请实施例1提供的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统的结构示意图。
图2为本申请一实施例提供的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统中的一种实施方式的片上收发结构的结构示意图。
图3为图2示出的片上收发结构中的散射装置的剖视图。
图4为本申请一实施例提供的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统中的一种实施方式的片上收发结构的结构示意图。
图5为图4示出的片上收发结构中的散射装置的剖视图。
图6为本申请实施例2提供的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统中激光器、分束器、调试器和片上收发结构的连接关系示意图。
图7为本申请实施例2提供的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统中第一面光电探测器和处理端的连接关系示意图。
图8为本申请实施例3提供的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统中片上收发结构和第二光电探测器的连接关系示意图。
图9为本申请实施例3提供的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统中垂直腔面发射激光器和处理端的连接关系示意图。
图10为本申请实施例4提供的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统的结构示意图。
图11为本申请实施例5提供的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统的结构示意图。
附图标记：
10-光源装置；110-激光器；120-垂直腔面发射激光器；20-片上收发结构；
210-散射装置；211-边缘层；211a-边缘层的底面；212-核心层；
212a-核心层的底面；213-镂空层；214-填充层；220-输入波导；
230-分束器；231-第一分束器；231a-第一输入端口；231b-第二输入端口；
231c-第一输出端口；232-第二分束器；232a-第三输入端口；
232b-第二输出端口；240-调制器；30-光电接收装置；
310-第一面光电探测器；320-第二光电探测器；330-第三光电探测器；
40-处理端；50-光学芯片；60-待探测区域；70-待探测物体；
80-片外透镜系统。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供一种基于飞行时间探测的片上激光雷达系统。
首先本申请介绍实施例1。
如图1和图2所示，在本申请的一实施例中，所述基于飞行时间探测的片上激光雷达系统包括光源装置10、片上收发结构20、光电接收装置30和处理端40。
光源装置10用于发出多束入射光。片上收发结构20集成于一个光学芯片50上，片上收发结构20用于接收所述光源装置10发出的多束入射光，并以不同方向朝待探测区域60发射。所述待探测物体70位于所述待探测区域60内。
光电接收装置30用于接收由待探测物体70反射回来的多束反射光，并将多束反射光转化为电信号发送出去。
处理端40与所述光电接收装置30通信连接。处理端40用于接收光电接收装置30发送的电信号，解析所述电信号得到多束入射光的发射方向和飞行时间，以及反射光信号的飞行时间，并依据多束入射光的发射方向和飞行时间，反射光信号的飞行时间计算待探测物体70在球坐标系中的空间位置坐标。
所述片上收发结构20包括散射装置210和至少一个输入波导220。每一个输入波导220与所述散射装置210连接。每一个输入波导220用于接收光源装置10发射的一束入射光并将该束入射光传输至散射装置210。
如图2所示，所述散射装置210包括边缘层211和核心层212。如图2所示，所述核心层212为圆柱体结构。所述边缘层211为围绕所述核心层212的外圆周表面，且贴紧所述核心层212设置的圆环结构。如图3所示，所述核心层212的底面212a与所述边缘层211的底面211a平齐。所述核心层212的高度大于或等于所述边缘层211的高度。每一个输入波导220均与所述边缘层211固定连接。
如图2所示，所述核心层212包括镂空层213和填充层214。所述镂空层213设置为镂空形状。所述填充层214填充于所述镂空层213的缝隙处。所述镂空层213与所述填充层214紧密结合，以形成所述核心层212。所述边缘层211的折射率大于所述填充层214的折射率，所述填充层214的折射率大于1.1，所述镂空层213的折射率大于所述填充层214的折射率且所述镂空层213的折射率小于或等于所述边缘层211的折射率。
具体地，本申请的片上收发结构20的核心层212是集成于片上的，免去设置额外光路的麻烦，因此使得整个散射装置210尺寸非常小。所述边缘层211的高度位于大于等于100纳米且小于等于2微米之间的数值范围内。所述核心层212的高度与所述边缘层211的高度的高度差位于大于等于100纳米且小于等于3微米的数值范围内。
如图2所示，所述核心层212为圆柱体结构。所述边缘层211为围绕所述核心层212的外圆周表面，且贴紧所述核心层212设置的圆环结构。这是因为圆柱体结构较为紧凑，输入波导220与边缘层211连接更为灵活。
所述边缘层211的折射率大于所述填充层214的折射率，所述填充层214的折射率大于1，所述镂空层213的折射率大于所述填充层214的折射率且所述镂空层213的折射率小于或等于所述边缘层211的折射率的要求。
可选地，所述边缘层211和所述镂空层213均由二氧化硅制成，所述填充层214由单晶硅制成，一方面满足了上述的要求，更要重要的是，以二氧化硅和单晶硅为材料加工片上光学结构的加工技术成熟，成本低。
如图2和图3所示，当核心层212的高度大于所述边缘层211的高度时，可以理解，由于所述核心层212的底面212a与所述边缘层211的底面211a平齐，因此此时核心层212相对于边缘层211的顶面凸起一定高度，凸起部分的高度为核心层212的高度与边缘层211的高度之间的高度差。
如图4和图5所示，当核心层212的高度等于述边缘层211的高度时，边缘层211的顶面和核心层212的顶面平齐。可选地，当等于时，可以认为是对一整块边缘层211进行刻蚀，进而产生镂空层213和镂空层213的缝隙，再向镂空层213的缝隙填充材料，最终形成填充层214。
本实施例中，通过设置光源装置10发出多束入射光，通过设置集成于光学芯片50上的片上收发结构20接收所述光源装置10发出的多束入射光并以不同方向朝待探测区域60发射，通过设置光电接收装置30接收由待探测物体70反射回来的多束反射光并转化为电信号发送给处理端40，最终处理端40结合多束入射光的发射方向和飞行时间计算得到待探测物体70在球坐标系中的空间位置坐标，不需要设置片外的透镜系统，且片上不需要设置大量的发射结构，结构简单成本低，且具有较高的扫描精度。
接下来，本申请介绍实施例2。
如图6所示，在本申请的一实施例中，所述光源装置10包括激光器110。所述激光器110用于发射一束入射光。
具体地，激光器110可以是片外的，也可以是片上集成的，通过电信号进行控制。
请继续参阅图6，在本申请的一实施例中，所述片上收发结构20还包括分束器230和至少一个调制器240。
所述分束器230与所述激光器110通过光路连接。分束器230用于将所述激光器110发射的入射光分束为多束入射光。每一个输入波导220均与所述分束器230通过光路连接。每一个输入波导220接收一束入射光。每一个输入波导220上承载一个调制器240。所述调制器240用于调整输入波导220中入射光信号的振幅和相位。
具体地，调制器240的总数量与输入波导220的总数量相同。
如图7所示，在本申请的一实施例中，所述光电接收装置30包括第一面光电探测器310。所述第一面光电探测器310用于接收由待探测物体70反射回来的多束反射光。
具体地，下面阐述下实施例2的原理。实施例2的原理是扫描发射，全向接收。激光器110发出入射光后经过分束器230分束后进入各个输入波导220，各个输入波导220上载有调制器240。入射光信号通过散射装置210向外进行发射。通过配置调制器240的具体参数，可以对各束入射光形成的入射光信号进行调制，可以实现从散射装置210射出，且向各个方向发射的功能，从而进行对待探测区域60的扫描。多束入射光被待探测物体70反射后，产生多束反射光，被第一面光电探测器310接收，第一面光电探测器310将反射光的反射光信号转化为电信号，解析得到多束入射光的发射方向和飞行时间，以及反射光的飞行时间，并依据多束入射光的发射方向和飞行时间，以及反射光的飞行时间，计算待探测物体70在球坐标系中的空间位置坐标。
下面介绍本申请的另一个实施例，即实施例3。
如图9所示，在本申请的一实施例中，所述光源装置10包括垂直腔面发射激光器120。所述垂直腔面发射激光器120用于向待探测区域60发射多束入射光。
具体地，垂直腔面发射激光器120每一个时间节点向待探测区域60发射一束入射光，在预设时间段发射预设数量的入射光，以实现对待探测区域60中待探测物体70的扫描。
如图8所示，在本申请的一实施例中，所述片上收发结构20还包括多个第二光电探测器320。
每一个第二光电探测器320搭载于一个输入波导220之上。每一个输入波导220的一端与散射装置210连接。每一个输入波导220的另一端与第二光电探测器320连接。
在实施例3中，第二光电探测器320不是独立于散射装置210之外的，而是设置在散射装置210上的。具体地，第二光电探测器320是输入波导220上的。每一个输入波导220均搭载有一个第二光电探测器320。
下面阐述下实施例3的原理。实施例3的原理是全向发射，扫描接收。由垂直腔面发射激光器120向待探测区域60各个方向发射多束入射光。多束入射光被待探测物体70反射后产生的反射光被散射装置210接收，再经过各条输入波导220被第二光电探测器320接收。不同方向反射回的反射光对应于不同的第二光电探测器320响应的组合，由各个第二光电探测器320得到的反射光信号强度可以得到待探测物体70的方向，再结合入射光信号和反射光信号的飞行时间可以得到待探测物体70的空间位置。
下面介绍本申请的下一个实施例，即实施例4。
如图10所示，在本申请的一实施例中，所述分束器230包括第一分束器231和第二分束器232。
所述第一分束器231包括第一输入端口231a、第二输入端口231b和第一输出端口231c。所述第一输入端口231a与所述激光器110通过光路连接。所述第二分束器232包括第三输入端口232a和多个第二输出端口232b。所述第三输入端口232a与所述第一输出端口231c通过光路连接。每一个第二输出端口232b与一个输入波导220通过光路连接。
具体地，实施例4和实施例2类似，也是具有激光器110和分束器230的，只不过，实施例4的分束器230包括第一分束器231和第二分束器232。
可选地，第一分束器231和第二分束器232均为多模干涉器(multi-modeinterferometer，MMI)。
所述第二分束器232包括第三输入端口232a和多个第二输出端口232b。第二输出端口232b的数量和输入波导220的数量相等。
请继续参阅图10，在本申请的一实施例中，所述光电接收装置30包括第三光电探测器330。所述第三光电探测器330与第二输入端口231b通过光路连接。
具体地，激光器110发出入射光后先进入第一分束器231，然后进入第二分束器232中再进行分光，分为多束入射光后进入各个输入波导220。各个输入波导220上载有调制器240（调制器240包括相位调制器和强度调制器），入射光光信号通过散射装置210向外进行发射。通过配置调制器240的具体参数，可以对各束入射光形成的入射光信号进行调制，可以实现从散射装置210射出，且向各个方向发射的功能，从而进行对待探测区域60的扫描。多束入射光被待探测物体70反射后，产生多束反射光，被散射装置210重新接收，经过各个输入波导220返回至第二分束器232，再进入第一分束器231，最终进入第三光电探测器330。第三光电探测器330将反射光的反射光信号转化为电信号，解析得到多束入射光的发射方向和飞行时间，并依据多束入射光的发射方向和飞行时间，以及反射光的飞行时间，计算待探测物体70在球坐标系中的空间位置坐标。
在本申请的一实施例中，自第一输入端口231a输入至第一分束器231，且从第一输出端口231c输出的入射光的光流量占比，大于自第一输入端口231a输入至第一分束器231，且从第二输入端口231b输出的入射光的光流量占比。
具体地，举例说明，设自第一输入端口231a输入至第一分束器231，且从第一输出端口231c输出的入射光的光流量占比为A%，那么自第一输入端口231a输入至第一分束器231，且从第二输入端口231b输出的入射光的光流量占比就为1-A%。
由于反射光会被散射装置210接收，经过输入波导220返回至第二分束器232，再进入第一分束器231，最终进入第三光电探测器330，而光路具有对称性，由第二分束器232返回至第三光电探测器330的反射光的光流量占比也为A%。
取较大的a值，会减少反射光信号的损耗，可以提高接收反射光信号的灵敏度，提高探测距离。因此我们本实施例中设置了自第一输入端口231a输入至第一分束器231，且从第一输出端口231c输出的入射光的光流量占比，大于自第一输入端口231a输入至第一分束器231，且从第二输入端口231b输出的入射光的光流量占比，即使得A%大于1-A%。
在本申请的一实施例中，处理端40依据公式1计算待探测物体70在球坐标系中的空间位置坐标：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
公式1
其中，X为待探测物体70在球坐标系中的空间位置坐标。R为待探测物体70与球坐标系原点之间的直线距离。V为光信号在空气中的传输速度。ΔT为入射光的飞行时间和反射光的飞行时间的和。T2为反射光的接收时间。T1为入射光的发射时间。θX为X的方位角，φX为X的极角。
下面阐述X的方位角和极角的计算方式。
用户会预先通过处理端40设置目标空间光模式，通过处理端40将所述目标空间光模式分解为各个输入波导220的输出模式，所述目标空间光模式可以由输入波导220输出模式展开为如公式1所示形式。
Figure DEST_PATH_IMAGE004
公式2
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为目标空间光模式。n为输入波导220的序号。
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为序号为n的输入波导220的输出模式。
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为序号为n的输入波导220的输出模式中的振幅。
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为序号为n的输入波导220的输出模式中的相位。i是虚数单位。
设置目标空间光模式就是设置我们想要的光场。公式2中的目标空间光模式中出现了ux和uy，我们想要的光场可以理解为一个空间向量，空间向量在三维空间坐标系X-Y-Z的X-Y平面上进行投影后，得到投影图像的X坐标和Y坐标即（ux，uy）。（ux，uy）与球坐标θX，φX有如下的换算关系：
ux=sinθXcosφX，uy=sinθXsinφX。
因此目标空间光模式可以理解为向不同方向(不同的θ和φ)发射的光信号。
进一步地，处理端40读取各个输入波导220的输出模式，依据所述目标空间光模式和各个输入波导220的输出模式，以及公式2，计算各个输入波导220的输出模式中的振幅和相位。这一步建立了包含不同θ、φ和发射光信号的强度对应关系，以及不同θ、φ和反射光信号的强度对应关系的强度对应关系表。通过查询强度对应关系表可以获得接收到的反射光信号的θ、φ值，即可以得到X的方位角和X的极角，就可以代入公式1中计算待探测物体70在球坐标系中的空间位置坐标了。
具体地，这里运用了球坐标的计算方法。三维直角坐标系中的一点的位置可以用（R，θX，φX）这3个有序实数来表示，称为该点的球坐标。其中R表示该点到原点的距离，即位矢的模长。φX表示该点的位矢与Z轴的夹角，即极角。θX表示该点的位矢在X-Y平面上的投影与Z轴的夹角，即方位角。
以上实施例1-实施例4均为直接波束引导。
下面介绍实施例5。实施例5利用片外透镜系统进行焦平面波束引导。
如图11所示，在本申请的一实施例中，所述基于飞行时间探测的片上激光雷达系统还包括片外透镜系统80。片外透镜系统80设置于所述片上收发结构20和所述光电接收装置30之间。所述光学芯片50设置于所述片外透镜系统80的焦平面之上。所述片外透镜系统80由一个透镜或多个透镜组合构成。所述片外透镜系统80的直径大于2f×tan（θ/2），f为所述片外透镜系统80的焦距，θ为片上收发结构20的最大视场角。
具体地，片上收发结构20的最大视场角可以为60度。
实施例1-4是直接波束引导，是通过片上收发结构20向不同方向(不同的θ和φ)直接向待探测区域60发射入射光信号。
而本实施例，即实施例5，是片上收发结构20向片外透镜系统80的不同位置发射入射光信号，然后经片外透镜系统80折射再发送至待探测区域60。入射光信号在向片外透镜系统80的焦平面上的不同位置是对应于片外透镜系统80不同的出射角度，从而完成扫描。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，各方法步骤也并不做执行顺序的限制，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种基于飞行时间探测的片上激光雷达系统，其特征在于，包括：
光源装置，用于发出多束入射光；
片上收发结构，集成于一个光学芯片上，用于接收所述光源装置发出的多束入射光并以不同方向朝待探测区域发射；待探测物体位于所述待探测区域内；
光电接收装置，用于接收由待探测物体反射回来的多束反射光并将多束反射光转化为电信号发送出去；
处理端，与所述光电接收装置通信连接，用于接收光电接收装置发送的电信号，解析所述电信号得到多束入射光的发射方向和飞行时间，以及反射光信号的飞行时间，并依据多束入射光的发射方向和飞行时间，反射光信号的飞行时间计算待探测物体在球坐标系中的空间位置坐标；
所述片上收发结构包括散射装置和至少一个输入波导，每一个输入波导与所述散射装置连接，每一个输入波导用于接收光源装置发射的一束入射光并将该束入射光传输至散射装置；
所述散射装置包括边缘层和核心层；所述核心层为圆柱体结构，所述边缘层为围绕所述核心层的外圆周表面，且贴紧所述核心层设置的圆环结构；所述核心层的底面与所述边缘层的底面平齐，所述核心层的高度大于或等于所述边缘层的高度；每一个输入波导均与所述边缘层固定连接；
所述核心层包括镂空层和填充层；所述镂空层设置为镂空形状；所述填充层填充于所述镂空层的缝隙处；所述镂空层与所述填充层紧密结合，以形成所述核心层；所述边缘层的折射率大于所述填充层的折射率，所述填充层的折射率大于1.1，所述镂空层的折射率大于所述填充层的折射率且所述镂空层的折射率小于或等于所述边缘层的折射率。
2.根据权利要求1所述的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统，其特征在于，所述光源装置包括：
激光器，用于发射一束入射光。
3.根据权利要求2所述的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统，其特征在于，所述片上收发结构还包括：
分束器，与所述激光器通过光路连接，用于将所述激光器发射的入射光分束为多束入射光；每一个输入波导均与所述分束器通过光路连接，每一个输入波导接收一束入射光；
至少一个调制器；每一个输入波导上承载一个调制器，所述调制器用于调整输入波导中入射光信号的振幅和相位。
4.根据权利要求3所述的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统，其特征在于，所述光电接收装置包括：
第一面光电探测器，用于接收由待探测物体反射回来的多束反射光。
5.根据权利要求1所述的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统，其特征在于，所述光源装置包括：
垂直腔面发射激光器，用于向待探测区域发射多束入射光。
6.根据权利要求5所述的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统，其特征在于，所述光电接收装置还包括：
多个第二光电探测器，每一个第二光电探测器搭载于一个输入波导之上；每一个输入波导的一端与所述散射装置连接，另一端与第二光电探测器连接。
7.根据权利要求3所述的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统，其特征在于，所述分束器包括：
第一分束器，包括第一输入端口、第二输入端口和第一输出端口；所述第一输入端口与所述激光器通过光路连接；
第二分束器，包括第三输入端口和多个第二输出端口；所述第三输入端口与所述第一输出端口通过光路连接；每一个第二输出端口与一个输入波导通过光路连接。
8.根据权利要求7所述的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统，其特征在于，所述光电接收装置包括：
第三光电探测器，与第二输入端口通过光路连接。
9.根据权利要求8所述的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统，其特征在于，自第一输入端口输入至第一分束器，且从第一输出端口输出的入射光的光流量占比，大于自第一输入端口输入至第一分束器，且从第二输入端口输出的入射光的光流量占比。
10.根据权利要求4或6或9所述的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统，其特征在于，处理端依据公式1计算待探测物体在球坐标系中的空间位置坐标：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
公式1；
其中，X为待探测物体在球坐标系中的空间位置坐标，R为待探测物体与球坐标系原点之间的直线距离，V为光信号在空气中的传输速度，ΔT为入射光的飞行时间和反射光的飞行时间的和，T2为反射光的接收时间，T1为入射光的发射时间，θX为X的方位角，φX为X的极角。
11.根据权利要求4或6或9所述的基于飞行时间探测的片上激光雷达系统，其特征在于，还包括：
片外透镜系统，设置于所述片上收发结构和所述光电接收装置之间，所述光学芯片设置于所述片外透镜系统的焦平面之上；所述片外透镜系统由一个透镜或多个透镜组合构成；所述片外透镜系统的直径大于2f×tan（θ/2），f为所述片外透镜系统的焦距，θ为片上收发结构的最大视场角。
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