CN114930241A - 光设备及光检测系统 - Google Patents

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CN114930241A CN202080091592.6A CN202080091592A CN114930241A CN 114930241 A CN114930241 A CN 114930241A CN 202080091592 A CN202080091592 A CN 202080091592A CN 114930241 A CN114930241 A CN 114930241A
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Abstract

光设备具备：多个光波导，分别在第1方向上延伸，在与上述第1方向交叉的第2方向上排列；以及平面光波导，与上述多个光波导直接或间接地连接，上述多个光波导使光沿着上述第1方向传播，上述平面光波导具备：第1镜及第2镜，相互对置，沿着上述第1方向及上述第2方向扩展；以及光波导层，位于上述第1镜与上述第2镜之间。

Description

光设备及光检测系统
技术领域
本公开涉及光设备及光检测系统。
背景技术
以往，提出了能够用光来扫描(scan)空间的各种设备。
专利文献1公开了能够使用使镜旋转的驱动装置进行基于光的扫描的结构。
专利文献2公开了具有二维排列的多个纳米光子天线元件的光相控阵列。各个天线元件与可变光延迟线(即移相器)光学上耦合。在该光相控阵列中，相干光束通过波导被引导至各个天线元件，通过移相器，光束的相位发生移位。由此，能够使远场辐射图的振幅分布变化。
专利文献3公开了一种光偏转元件，具备：波导，具有光在内部传播的光波导层和形成于光波导层的上表面及下表面的第1分布布拉格反射镜；光入射口，用来使光入射至波导内；以及光射出口，为了射出从光入射口入射并在波导内传播的光而形成于波导的表面。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2013/168266号
专利文献2：日本特表2016－508235号公报
专利文献3：日本特开2013－16591号公报
发明内容
发明要解决的课题
本公开的一技术方案提供能够以比较简单的结构实现基于光的扫描的新的光设备。
用来解决课题的手段
有关本公开的一技术方案的光设备具备：多个光波导，分别在第1方向上延伸，在与上述第1方向交叉的第2方向上排列；以及平面光波导，与上述多个光波导直接或间接地连接，上述多个光波导使光沿着上述第1 方向传播，上述平面光波导具备：第1镜及第2镜，相互对置，沿着上述第1方向及上述第2方向扩展；以及光波导层，位于上述第1镜与上述第2镜之间。
本公开的包含性或具体的形态也可以由设备、系统、方法或它们的任意的组合实现。
发明效果
根据本公开的一技术方案，能够以比较简单的结构实现通过光的一维扫描或二维扫描。
附图说明
图1是示意地表示本公开的发明人以前研究的光扫描设备的结构的立体图。
图2是示意地表示一个波导元件的截面的构造及传播的光的例子的图。
图3A是表示向垂直于波导阵列的射出面的方向射出光的波导阵列的截面的图。
图3B是表示向与垂直于波导阵列的射出面的方向不同的方向射出光的波导阵列的截面的图。
图4是示意地表示三维空间中的波导阵列的立体图。
图5是从光射出面的法线方向(Z方向)观察波导阵列及移相器阵列的示意图。
图6A是示意地表示比较例的光设备的立体图。
图6B是示意地表示图6A的右方的结构的立体图。
图7是示意地表示从图6A的光设备射出光束的状况的图。
图8A是表示比较例的在两个镜之间传播的光的强度分布的例子和向远方射出的光的强度分布的例子的图。
图8B是表示比较例的在两个镜之间传播的光的强度分布的例子和向远方射出的光的强度分布的例子的图。
图8C是表示比较例的在两个镜之间传播的光的强度分布的例子和向远方射出的光的强度分布的例子的图。
图9A是示意地表示实施方式1的光设备的图。
图9B是示意地表示图9A的平面光波导的立体图。
图10是示意地表示从图9A的光设备射出光的状况的图。
图11A是表示实施方式1的在两个镜之间传播的光的强度分布的例子和向远方射出的光的强度分布的例子的图。
图11B是表示实施方式1的在两个镜之间传播的光的强度分布的例子和向远方射出的光的强度分布的例子的图。
图11C是表示实施方式1的在两个镜之间传播的光的强度分布的例子和向远方射出的光的强度分布的例子的图。
图12是表示在几个光波导11之间发生的串扰率的周期依赖性的图。
图13A是示意地表示实施方式1的光设备的第1变形例的图。
图13B是示意地表示实施方式1的光设备的第2变形例的图。
图14A是示意地表示实施方式2的光设备的例子的XZ平面的剖视图。
图14B是示意地表示实施方式2的光设备的例子的XY平面的剖视图。
图15是示意地表示从图14的光设备射出光束的状况的图。
图16A是表示在两个镜之间传播的光的XY平面上的强度分布的图。
图16B是表示在两个镜之间传播的光的XZ平面上的强度分布的图。
图17A是示意地表示用来使平面光波导驱动的结构的第1例的图。
图17B是示意地表示用来使平面光波导驱动的结构的第2例的图。
图18是表示在电路基板上集成有元件的光扫描设备的结构例的图。
图19是表示从光扫描设备向远方照射激光等的光束而执行二维扫描的状况的示意图。
图20是表示LiDAR系统的结构例的框图。
具体实施方式
在说明本公开的实施方式之前，说明作为本公开的基础的认识。
本公开的发明人发现，以往的光扫描设备中有如下问题：不使装置的结构变复杂地用光来扫描空间是不容易的。
例如，在专利文献1所公开的技术中，需要有使镜旋转的驱动装置。因此，装置的结构变得复杂，有对于振动并不稳健(Robust)的问题。
在专利文献2所记载的光相控阵列中，需要将光分支而向多个列波导及多个行波导导入，向二维地排列的多个天线元件引导光。因此，用来引导光的波导的布线变得非常复杂。此外，不能使二维扫描的范围变大。进而，为了使远场的射出光的振幅分布二维地变化，需要在二维地排列的多个天线元件各自上连接移相器，并在移相器上安装相位控制用的布线。由此，使向二维地排列的多个天线元件入射的光的相位分别变化不同的量。因此，元件的结构变得非常复杂。
本公开的发明人着眼于以往技术的上述问题，研究了用来解决这些问题的结构。以下，为了与本公开的实施方式对比，说明本公开的发明人在想到本公开的实施方式之前研究的结构。该结构具备具有对置的一对镜和被这些镜夹着的光波导层的波导元件。
波导元件的一对镜中的一方具有比另一方高的光透射率，使在光波导层中传播的光的一部分向外部射出。射出的光的方向(或射出角度)如后述那样，可以通过调整光波导层的折射率或厚度、或者向光波导层输入的光的波长来使其变化。更具体地讲，通过使折射率、厚度或波长变化，能够使射出光的波数矢量(wave vector)的沿着光波导层的长度方向的方向的分量变化。由此，实现一维的扫描。
进而，在使用多个波导元件的阵列的情况下，还能够实现二维的扫描。更具体地讲，通过对向多个波导元件供给的光赋予适当的相位差并调整其相位差，能够使从多个波导元件射出的光相互加强的方向变化。通过相位差的变化，射出光的波数矢量的与沿着光波导层的长度方向的方向交叉的方向的分量变化。由此，能够实现二维的扫描。另外，在进行二维的扫描的情况下，也不需要使多个光波导层的折射率、厚度或光的波长变化不同的量。即，通过对向多个光波导层供给的光赋予适当的相位差，并且使多个光波导层的折射率、厚度及波长的至少一个同步地变化同量，能够进行二维的扫描。这样，能够以比较简单的结构实现光的二维扫描。
在本说明书中，“折射率、厚度及波长中的至少一个”是指从由光波导层的折射率、光波导层的厚度及向光波导层输入的波长构成的组中选择的至少一个。为了使光的射出方向变化，可以单独地控制折射率、厚度及波长中的任一个。或者，也可以控制这3个中的任意的两个或全部而使光的射出方向变化。也可以代替折射率或厚度的控制或除此以外，对向光波导层输入的光的波长进行控制。
以上的基本原理不仅能够应用于射出光的用途，也同样能够应用于接收光信号的用途。通过使折射率、厚度及波长中的至少一个变化，能够使可接收的光的方向一维地变化。进而，如果由分别与沿一方向排列的多个波导元件连接的多个移相器使光的相位差变化，则能够使可接收的光的方向二维地变化。
在本公开中，基于光的“扫描”是指使光的方向变化。“一维扫描”是指使光的方向沿着与该方向交叉的方向直线地变化。“二维扫描”是指使光的方向沿着与该方向交叉的平面二维地变化。
<光扫描设备的结构例>
首先，作为一例，说明本公开的发明人以前研究的进行二维扫描的光扫描设备的结构。
图1是示意地表示本公开的发明人以前研究的光扫描设备98的结构的立体图。光扫描设备98具备包括多个波导元件10的波导阵列。多个波导元件10分别具有在第1方向(图1中的X方向)上延伸的形状。多个波导元件10在与第1方向交叉的第2方向(图1中的Y方向)上有规则地排列。多个波导元件10一边使光在第1方向上传播，一边使光向与平行于第1及第2方向的虚拟的平面交叉的第3方向D3射出。在本实施方式中，第1 方向(X方向)与第2方向(Y方向)正交，但两者也可以不正交。在本实施方式中，多个波导元件10在Y方向上以等间隔排列，但并不一定需要以等间隔排列。
为了参考，示意地表示相互正交的X轴、Y轴及Z轴。在本说明书中，设轴的箭头朝向的方向为+方向，设其相反的方向为-方向。另外，本申请的附图中表示的构造物的朝向是考虑说明的容易理解而设定的，完全不限制现实中实施本公开的实施方式时的朝向。此外，附图中表示的构造物的整体或一部分的形状及大小也并不限制现实的形状及大小。
多个波导元件10分别具有相互对置的第1镜30及第2镜40(以下有将各自简单称作“镜”的情况)和位于镜30与镜40之间的光波导层20。镜30及镜40分别在与光波导层20的界面具有与第3方向D3交叉的反射面。镜30及镜40以及光波导层20具有在第1方向(X方向)上延伸的形状。
另外，如后述那样，多个波导元件10的多个第1镜30也可以是一体地构成的镜的多个部分。此外，多个波导元件10的多个第2镜40也可以是一体地构成的镜的多个部分。进而，多个波导元件10的多个光波导层20 也可以是一体地构成的光波导层的多个部分。通过至少(1)各第1镜30 与其他第1镜30分开构成，或(2)各第2镜40与其他第2镜40分开构成，或(3)各光波导层20与其他光波导层20分开构成，能够形成多个波导。“分开构成”不仅包括在物理上设置空间，还包括中间夹着折射率不同的材料而分离。
第1镜30的反射面和第2镜40的反射面大致平行地对置。两个镜30 及镜40中，至少第1镜30具有使在光波导层20中传播的光的一部分透射的特性。换言之，第1镜30对于该光，具有比第2镜40高的光透射率。因此，在光波导层20中传播的光的一部分从第1镜30向外部射出。这样的镜30及40例如可以是由基于电介质的多层膜(也有称作“多层反射膜”的情况)形成的多层膜镜。
通过控制向各个波导元件10输入的光的相位，进而使这些波导元件10 的光波导层20的折射率或厚度、或者向光波导层20输入的光的波长同步地同时变化，能够实现基于光的二维扫描。
本公开的发明人为了实现这样的二维扫描，对波导元件10的动作原理进行了分析。基于其结果，通过将多个波导元件10同步地驱动，成功实现了基于光的二维扫描。
如图1所示，如果向各波导元件10输入光，则光从各波导元件10的射出面射出。射出面位于第1镜30的反射面的相反一侧。该射出光的方向 D3依赖于光波导层的折射率、厚度及光的波长。在本实施方式中，将各光波导层的折射率、厚度及波长中的至少一个同步地控制，以使从各波导元件10射出的光大致成为相同的方向。由此，能够使从多个波导元件10射出的光的波数矢量的X方向的分量变化。换言之，能够使射出光的方向D3 沿着图1所示的方向101变化。
进而，由于从多个波导元件10射出的光朝向相同的方向，所以射出光相互干涉。通过控制从各个波导元件10射出的光的相位，能够使通过干涉而光相互加强的方向变化。例如，在相同尺寸的多个波导元件10在Y方向上以等间隔排列的情况下，多个波导元件10中被输入相位各相差一定量的光。通过使该相位差变化，能够使射出光的波数矢量的Y方向的分量变化。换言之，通过使向多个波导元件10导入的光的相位差分别变化，能够使通过干涉而射出光相互加强的方向D3沿着图1所示的方向102变化。由此，能够实现基于光的二维扫描。
以下，说明光扫描设备98的动作原理。
<波导元件的动作原理>
图2是示意地表示一个波导元件10的截面的构造及传播的光的例子的图。在图2中，将与图1所示的X方向及Y方向垂直的方向设为Z方向，示意地表示波导元件10的与XZ面平行的截面。在波导元件10中，一对镜30和镜40以夹着光波导层20的方式配置。从光波导层20的X方向上的一端导入的光22一边被设置于光波导层20的上表面(图2中的上侧的表面)的第1镜30及设置于下表面(图2中的下侧的表面)的第2镜40 反复反射，一边在光波导层20内传播。第1镜30的光透射率比第2镜40 的光透射率高。因此，能够主要从第1镜30输出光的一部分。根据用途，既可以调整第1镜的透射率及第2镜的透射率来使光从第2镜40射出以代替从第1镜30射出，也可以使光从第1镜30及第2镜40射出。
在通常的光纤等波导中，光一边反复全反射一边沿着波导传播。相对于此，在本实施方式的波导元件10中，光一边通过配置在光波导层20的上下的镜30及40反复反射一边传播。因此，对于光的传播角度没有制约。这里，光的传播角度是指向镜30或镜40与光波导层20的界面的入射角度。对于镜30或镜40以更接近于垂直的角度入射的光也能够传播。即，以比全反射的临界角小的角度向界面入射的光也能够传播。因此，光的传播方向上的光的群速度与自由空间中的光速相比大幅下降。由此，波导元件10 具有以下性质：相对于光的波长、光波导层20的厚度及光波导层20的折射率的变化，光的传播条件大幅变化。将这样的波导称作“反射型波导”或“慢光波导”。
从波导元件10向空气中射出的光的射出角度θ由以下的式(1)表示。
[数式1]
Figure BDA0003725350420000081
根据式(1)可知，通过改变空气中的光的波长λ、光波导层20的折射率nw及光波导层20的厚度d中的任一个，能够改变光的射出方向。
例如，在nw＝2，d＝387nm，λ＝1550nm，m＝1的情况下，射出角度是0°。如果从该状态使折射率变化为nw＝2.2，则射出角度变化为约66°。另一方面，如果不改变折射率而使厚度变化为d＝420nm，则射出角度变化为约51°。如果折射率及厚度都不变化而使波长变化为λ＝1500nm，则射出角度变化为约 30°。这样，通过使光的波长λ、光波导层20的折射率nw及光波导层20的厚度d中的任一个变化，能够使光的射出方向大幅变化。
所以，本公开的实施方式的光扫描设备98通过控制向光波导层20输入的光的波长λ、光波导层20的折射率nw及光波导层20的厚度d中的至少一个，来控制光的射出方向。光的波长λ也可以在动作中不变化而维持为一定。在此情况下，能够以更简单的结构实现光的扫描。波长λ没有被特别限定。例如，波长λ可以包含于能由通常的通过用硅(Si)吸收光来检测光的光检测器或图像传感器得到高检测灵敏度的400nm至1100nm(从可视光到近红外光)的波长域中。在另一例中，波长λ可以包含于在光纤或Si波导中传送损失比较小的1260nm至1625nm的近红外光的波长域中。另外，这些波长范围是一例。所使用的光的波长域并不限定于可视光或红外光的波长域，例如也可以是紫外光的波长域。
为了使射出光的方向变化，光扫描设备98可以具备使各波导元件10 中的光波导层20的折射率、厚度及波长中的至少一个变化的第1调整元件。
如以上这样，如果使用波导元件10，则通过使光波导层20的折射率 nw、厚度d及波长λ中的至少一个变化，能够大幅改变光的射出方向。由此，能够使从镜30射出的光的射出角度在沿着波导元件10的方向上变化。通过使用至少一个波导元件10，能够实现这样的一维扫描。
为了调整光波导层20的至少一部分的折射率，光波导层20也可以包含液晶材料或电光学材料。光波导层20能够被一对电极夹着。通过向一对电极施加电压，能够使光波导层20的折射率变化。
为了调整光波导层20的厚度，例如也可以在第1镜30及第2镜40的至少一方连接至少一个致动器。通过由至少一个致动器使第1镜30与第2 镜40之间的距离变化，能够使光波导层20的厚度变化。如果光波导层20 由液体形成，则光波导层20的厚度能够容易地变化。
<二维扫描的动作原理>
在多个波导元件10在一方向上排列而成的波导阵列中，通过从各个波导元件10射出的光的干涉，光的射出方向变化。通过调整向各波导元件10 供给的光的相位，能够使光的射出方向变化。以下，说明其原理。
图3A是表示向与波导阵列的射出面垂直的方向射出光的波导阵列的截面的图。在图3A中，还记载了在各波导元件10中传播的光的移相量。这里，移相量是以在左端的波导元件10中传播的光的相位为基准的值。本实施方式的波导阵列包括以等间隔排列的多个波导元件10。在图3A中，虚线圆弧表示从各波导元件10射出的光的波面。实直线表示通过光的干涉而形成的波面。封闭的实曲线表示干涉的光的强度分布。干涉的光包括中央的主波瓣及其两侧的侧波瓣。主波瓣相当于0次衍射光。虽然在图3A中没有表示，但干涉的光也能够包括相当于高次衍射光的光栅波瓣。箭头表示从波导阵列射出的0次衍射光的方向。在图3A的例子中，在各波导元件 10中的光波导层20中传播的光的相位全部相同。在此情况下，光向与波导元件10的排列方向(Y方向)及光波导层20所延伸的方向(X方向)双方垂直的方向(Z方向)射出。
图3B是表示向与垂直于波导阵列的射出面的方向不同的方向射出光的波导阵列的截面的图。在图3B所示的例子中，在多个波导元件10中的光波导层20中传播的光的相位在排列方向上各相差一定量(Δφ)。在此情况下，光向与Z方向不同的方向射出。通过使该Δφ变化，能够使光的方向的Y方向的分量变化。如果设相邻的两个波导元件10之间的中心间距离为p，则光的射出角度α0由以下的式(2)表示。
[数式2]
Figure BDA0003725350420000101
在图2所示的例子中，光的射出方向与XZ平面平行。即，α0＝0°。在图3A及图3B所示的例子中，从光扫描设备98射出的光的方向与YZ平面平行。即，θ＝0°。但是，通常从光扫描设备98射出的光的方向既不与XZ 平面平行也不与YZ平面平行。即，θ≠0°及α0≠0°。
图4是示意地表示三维空间中的波导阵列的立体图。图4所示的粗箭头表示从光扫描设备98射出的光的方向。θ是光的射出方向与YZ平面所成的角度。θ满足式(1)。α0是光的射出方向与XZ平面所成的角度。α0满足式(2)。
<向波导阵列导入的光的相位控制>
为了控制从各个波导元件10射出的光的相位，例如可以在向波导元件 10导入光的前段设置使光的相位变化的移相器。本实施方式中的光扫描设备98具备与多个波导元件10各自连接的多个移相器、和调整在各移相器中传播的光的相位的第2调整元件。各移相器包括与多个波导元件10中的对应的一个中的光波导层20直接或经由其他波导相连的波导。第2调整元件通过使从多个移相器向多个波导元件10传播的光的相位的差分别变化，使从多个波导元件10射出的光的方向(即，第3方向D3)变化。在以下的说明中，与波导阵列同样，有将排列的多个移相器称作“移相器阵列”的情况。
图5是从光射出面的法线方向(Z方向)观察波导阵列10A及移相器阵列80A的示意图。在图5所示的例子中，全部的移相器80具有相同的传播特性，全部的波导元件10具有相同的传播特性。各个移相器80及各个波导元件10也可以是相同的长度，长度也可以不同。在各个移相器80的长度相等的情况下，例如，可以通过驱动电压来调整各自的移相量。此外，通过做成使各个移相器80的长度以等步长变化的构造，能够以相同的驱动电压赋予等步长的移相。进而，该光扫描设备98还具备将光分支而向多个移相器80供给的分光器90、驱动各波导元件10的第1驱动电路110和驱动各移相器80的第2驱动电路120。图5中的直线箭头表示光的输入。通过将分别设置的第1驱动电路110和第2驱动电路120分别独立地控制，能够实现二维扫描。在该例中，第1驱动电路110作为第1调整元件的一个要素发挥功能，第2驱动电路120作为第2调整元件的一个要素发挥功能。
第1驱动电路110通过使各波导元件10中的光波导层20的折射率及厚度的至少一方变化，使从光波导层20射出的光的角度变化。第2驱动电路120通过使各移相器80中的波导的折射率变化，使在波导的内部传播的光的相位变化。分光器90既可以由光通过全反射而传播的波导构成，也可以由与波导元件10同样的反射型波导构成。
另外，也可以在对由分光器90分支的各个光的相位进行控制后，将各个光导入至移相器80。在该相位控制中，例如可以使用通过调整到移相器 80为止的波导的长度来实现的无源的相位控制构造。或者，也可以使用具有与移相器80同样的功能的能够通过电信号进行控制的移相器。通过这样的方法，例如也可以在被导入至移相器80之前调整相位，以向全部的移相器80供给等相位的光。通过这样的调整，能够使第2驱动电路120对各移相器80的控制变得简单。
具有与上述的光扫描设备98同样的结构的光设备也能够作为光接收设备利用。关于光设备的动作原理及动作方法等的详细情况，在美国专利申请公开第2018/0224709号中公开。在本说明书中引用该文献的全部公开内容。
上述的光设备98具备多个波导元件10。本公开的发明人进一步研究了进行二维扫描的更简单的光设备的结构，结果发现在二维扫描中并不一定需要多个波导元件10。如以下说明，本公开的光设备具备多个光波导以及与多个光波导直接或间接地连接的平面波导。平面波导具备光波导层20和镜30及镜40。即使是这样的简单的结构，也能够实现二维扫描。
本公开的实施方式的光扫描设备及光接收设备能够作为例如LiDAR (LightDetection and Ranging)系统等光检测系统的天线使用。LiDAR系统与使用毫米波等的电波的雷达系统相比，由于使用短波长的电磁波(可视光、红外线或紫外线)，所以能够以较高的解析力检测物体的距离分布。这样的LiDAR系统例如搭载于汽车、UAV(Unmanned AerialVehicle，所谓无人机)、AGV(Automated Guided Vehicle：自动导向车)等移动体，能够作为防碰撞技术之一使用。在本说明书中，有将光扫描设备和光接收设备统称为“光设备”的情况。此外，关于在光扫描设备或光接收设备中使用的设备，也有称作“光设备”的情况。
有关第1项目的光设备具备：多个光波导，分别在第1方向上延伸，在与上述第1方向交叉的第2方向上排列；以及平面光波导，与上述多个光波导直接或间接地连接。上述多个光波导使光沿着上述第1方向传播。上述平面光波导具备：第1镜及第2镜，相互对置，沿着上述第1方向及上述第2方向扩展；以及光波导层，位于上述第1镜与上述第2镜之间。
在该光设备中，通过使在多个光波导中传播的光在平面波导的光波导层内干涉，能够以比较简单的结构实现基于光的扫描。
有关第2项目的光设备在有关第1项目的光设备中，还具备使上述光波导层的折射率变化的电极以及使上述光波导层的厚度变化的致动器中的至少一个。
在该光设备中，通过使光波导层的折射率及厚度的至少一个变化，能够使从光波导层经由第1镜及/或第2镜向外部射出的光的方向变化。
有关第3项目的光设备在有关第1或第2项目的光设备中，还具备设置在上述多个光波导与上述平面光波导之间的其他光波导。上述多个光波导从上述其他光波导分支。
在该光设备中，能够使在多个光波导中传播并在其他光波导内干涉的光传播到平面光波导。
有关第4项目的光设备在有关第1或第2项目的光设备中，上述平面光波导的上述光波导层具备包含上述多个光波导的前端部分的光耦合部分、以及与上述光耦合部分相邻的光波导部分。上述多个光波导的上述前端部分包括一个以上的光栅。
在该光设备中，能够使在多个光波导中传播的光有效地传播到平面光波导的光波导层。
有关第5项目的光设备在有关第3项目的光设备中，上述平面光波导的上述光波导层具备包含上述其他光波导的前端部分的光耦合部分、以及与上述光耦合部分相邻的光波导部分。上述其他光波导的上述前端部分包括一个以上的光栅。
在该光设备中，能够使在多个光波导中传播并在其他光波导内干涉的光有效地传播到平面光波导的光波导层。
有关第6项目的光设备在有关第4或第5项目的光设备中，上述光波导层中的上述光耦合部分的折射率及/或厚度以及上述光波导部分的折射率及/或厚度能够单独地调整。
在该光设备中，能够在维持从多个光波导11向光波导层20的有效的光耦合的状态下，使从第1镜及/或第2镜射出的光的方向变化。
有关第7项目的光设备在有关第1至第6项目的任一项的光设备中，上述多个光波导在上述第2方向上以等间隔排列。
在该光设备中，在使在多个光波导中传播的光的相位沿着第2方向各变化一定量的情况下，能够使从第1镜及/或第2镜射出的光的方向变化。
有关第8项目的光设备在有关第1至第6项目的任一项的光设备中，上述多个光波导包括连续地在上述第2方向上依次排列的第1光波导、第2 光波导及第3光波导。上述第1光波导与上述第2光波导的中心间距离不同于上述第2光波导与上述第3光波导的中心间距离。
在该光设备中，能够抑制通过光波导层内的光的干涉而产生的侧波瓣及光栅波瓣的发生。
有关第9项目的光设备在有关第1至第8项目的任一项的光设备中，还具备使在上述多个光波导各自中传播的上述光的相位差变化的移相器。
在该光设备中，能够通过移相器使从第1镜及/或第2镜射出的光的方向变化。
有关第10项目的光检测系统具备：有关第1至第9项目的任一项的光设备；光检测器，检测从上述光设备射出并从对象物反射的光；以及信号处理电路，基于上述光检测器的输出，生成距离分布数据。
在该光检测系统中，能够生成对象物的测距图像。
在本公开中，电路、单元、装置、部件或部的全部或一部分、或框图中的功能块的全部或一部分例如也可以由包括半导体装置、半导体集成电路(IC)或LSI(large scaleintegration)的一个或多个电子电路执行。LSI 或IC既可以集成到一个芯片上，也可以将多个芯片组合而构成。例如，也可以将存储元件以外的功能块集成到一个芯片上。这里称作LSI或IC，但根据集成的程度而叫法变化，也可以称作系统LSI、VLSI(very large scaleintegration)或ULSI(ultra large scale integration)。也可以以相同的目的使用可在LSI的制造后编程的Field Programmable Gate Array(FPGA)、或能够进行LSI内部的接合关系的重构或LSI内部的电路划分的设置的 reconfigurable logic device。
进而，电路、单元、装置、部件或部的全部或一部分的功能或操作可以通过软件处理来执行。在此情况下，将软件记录到一个或多个ROM、光盘、硬盘驱动器等的非暂时性记录介质中，在软件被处理装置(processor) 执行时，由该软件确定的功能被处理装置(processor)及周边装置执行。系统或装置也可以具备记录有软件的一个或多个非暂时性记录介质、处理装置(processor)及需要的硬件设备、例如接口。
在本公开中，“光”是指不仅包括可视光(波长为约400nm～约 700nm)，还包括紫外线(波长为约10nm～约400nm)及红外线(波长为约700nm～约1mm)的电磁波。
以下，说明本公开的更具体的实施方式。但是，有时省略必要以上详细的说明。例如，有时省略已经公知的事项的详细说明和对实质上相同的结构的重复的说明。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长以便于本领域技术人员理解。此外，本公开的发明人为了使本领域技术人员充分理解本公开而提供附图和以下的说明，并不意图通过这些来限定权利要求书所记载的主题。在以下的说明中，对相同或类似的结构要素附加相同的参照标号。
(实施方式1)
在说明本公开的实施方式1之前，参照图6A至图8C说明比较例。
图6A是示意地表示比较例的光设备99的立体图。在图6A中，以左右的结构分离的状态表示，但这些结构典型的是接触。比较例的光设备99 如后述那样，相当于排列有多个波导元件10的图1的结构。
在图6A所示的例子中，比较例的光设备99具备在Y方向上排列的多个光波导11、镜30及镜40和位于这些镜之间的光波导层20。光波导层20 包括第1部件24a和分别在X方向上延伸并在Y方向上排列的多个第2部件24b。第2部件24b的两个侧面及上表面与第1部件24a接触。第2部件24b的下表面与镜40接触。多个光波导11设置在基板41上。光波导11 的折射率比其周边的折射率大。该周边包括与光波导11的两个侧面及上表面接触的介质以及与光波导11的下表面接触的基板41。光波导11通过全反射使光沿着X方向传播。多个光波导11也可以从其他光波导分支。
图6B是示意地表示图6A的右侧的结构的立体图。但是，配置的方向不同。如图6B所示，在镜30与镜40之间，存在在Y方向上交替地排列的多个波导部分26a及多个非波导部分26b。多个波导部分26a及多个非波导部分26b沿着X方向延伸。波导部分26a位于两个非波导部分26b之间。波导部分26a包括第1部件24a。非波导部分26b包括第1部件24a及第2 部件24b。第1部件24a存在于波导部分26a及非波导部分26b双方中。在比较例的光设备99中，第1部件24a的折射率n1比第2部件24b的折射率 n2高。在此情况下，波导部分26a的折射率比非波导部分26b的平均折射率高。因而，光通过Y方向上的全反射而在波导部分26a内沿着X方向传播。第1部件24a例如可以由液晶材料或电光学材料形成，第2部件24b 例如可以由玻璃等的电介质材料形成。液晶材料的折射率可以通过从外部的电压施加而变化。
在图6B所示的例子中，具备波导部分26a、镜30中的波导部分26a 的正上方部分、以及镜40中的波导部分26a的正下方部分的结构相当于上述的波导元件10。即，多个波导元件10在Y方向上排列。
在比较例的光设备99中，光波导11的平行于YZ平面的端面和光波导层20的波导部分26a的平行于YZ平面的端面连接。
图7是示意地表示从图6A的光设备99射出光的状况的图。但是，为了简单而省略了镜30及镜40。此外，多个光波导11及光波导层20由平面图表示，另一方面，向外部射出的光由立体图表示。黑白的浓淡表示光的强度。黑色表示高的强度，白色表示低的强度。
在图7所示的例子中，从多个光波导11在光波导层20的多个波导部分26a中沿着X方向传播的光从镜30向外部射出。通过向外部的光射出，表示波导部分26a的光的强度的浓淡沿着+X方向变薄。从多个波导部分26a 经由镜30向外部射出的光如图3A及图3B所示那样干涉，形成沿特定的方向传播的光束。该光束如图7所示，可能在由双箭头表示的方向上变化。
图8A至图8C是表示比较例的在镜30与镜40之间传播的光的强度分布的例子和向远方射出的光的强度分布的例子的图。各图的左图表示在镜 30与镜40之间传播的光的XY平面中的强度分布。左图的左侧的边相当于多个光波导11与光波导层20的连接部分。各图的右图表示向远方射出的光的强度分布。在左图及右图所示的光的强度分布的计算中，使用Synopsys 公司的ModePROP。通过对镜30的光射出面上的光的强度分布进行傅里叶变换来计算作为向远方射出的光的强度分布的远场图(far field pattern)。在图8A至图8C所示的例子中，镜30与镜40之间的间隔是2.13μm。第2 部件24b的宽度是2μm，高度是0.9μm。波导部分26a的宽度是3μm，非波导部分26b的宽度等于第2部件24b的宽度。
在图8A所示的例子中，第1部件24a的折射率是n1＝1.68，第2部件 24b的折射率是n2＝1.46。如图8A的左图所示，光在波导部分26a中沿着X 方向传播。在多个波导部分26a中传播的光的相位全部相等。如图8A的右图所示，远场图表示中心的0次衍射光和其两侧的±1次衍射光。在图8A 的右图所示的例子中，从镜30射出的光的射出角度θ是45度以上50度以下。该射出角度θ相对大。0次衍射光的射出角度α0是0度。
在图8B所示的例子中，与图8A所示的例子不同，在多个光波导11 中传播的光的相位沿着+Y方向各移位了Δφ＝π。图8B的左图与图8A的左图大致相同。在图8B的右图中，与图8A的右图相比，远场图向射出角度α0增加的方向变化。这意味着，通过被输入的光的相位不同，从镜30 射出的光的方向中的Y方向的分量发生了变化。在图8B的右图所示的例子中，0次衍射光的射出角度α0是6度。±1次衍射光也同样地变化。进而，显现新的高次衍射光。
在图8C所示的例子中，与图8B所示的例子不同，第1部件24a的折射率是n1＝1.52。图8C的左图与图8A及图8B的左图不同，光的强度沿着 +X方向变低。在图8C的右图中，与图8B的右图相比，远场图向射出角度θ减小的方向变化。这意味着，通过光波导层20的折射率变化，从镜30 射出的光的方向中的X方向的分量发生了变化。在图8C的右图所示的例子中，从镜30射出的光的射出角度θ是15度以上20度以下。该射出角度θ相对小。
接着，参照图9A至图11C，说明本公开的实施方式的光设备。根据本实施方式的光设备，能够通过比比较例的光设备99更简单的结构实现二维扫描。以下，有将与比较例同样的说明省略的情况。
图9A是示意地表示本公开的实施方式1的光设备100的图。在图9A 所示的例子中，光设备100具备多个光波导11和与多个光波导11直接连接的单一的平面光波导50。平面光波导50具备沿着X方向及Y方向扩展的镜30及镜40和位于这些镜之间的光波导层20。本公开的实施方式1的光设备100与比较例的光设备99不同的点是，在光波导层20内不存在在 Y方向上排列的多个第2部件24b。
图9B是示意地表示图9A的平面光波导50的立体图。但是，配置的朝向不同。如图9B所示，光波导层20在与XY平面平行的任意的方向上都是一样的。在一例中，光波导层20例如可以包含液晶材料或电光学材料。液晶材料或电光学材料的折射率可能通过从外部的电压施加而变化。在另一例中，光波导层20例如可以包含可变形的液体或气体。光波导层20的厚度可以通过使镜30与镜40之间的间隔变化而变化。通过使光波导层20 的折射率及/或厚度变化，能够使在光波导层20中传播并经由镜30射出的光的方向中的与X方向平行的分量变化。上述的第1驱动电路110能够使平面光波导50驱动而使光波导层20的折射率及/或厚度的变化。关于使平面光波导50驱动的具体的结构在后面叙述。
对于多个光波导11可以连接移相器阵列80A。通过移相器阵列80A，能够使在多个光波导11中传播的光的相位沿着Y方向各移位一定量。结果，能够使在光波导层20中传播并从镜30射出的光的方向中的与Y方向平行的分量变化。多个光波导11自身也可以作为移相器阵列80A发挥功能。上述的第2驱动电路120能够将移相器阵列80A驱动而进行上述的移相。
图10是示意地表示从图9A的光设备100射出光的状况的图。从多个光波导11输入并在光波导层20内传播的光与图7所示的例子不同，在光波导层20内干涉而形成光束22b。关于虚曲线、实直线及封闭的实曲线，如参照图3A及图3B说明的那样。这些光束22b从镜30向外部射出，沿特定的方向传播。
图11A至图11C是表示实施方式1的在镜30与镜40之间传播的光的强度分布的例子和向远方射出的光的强度分布的例子的图。关于左图、右图及计算方法，如上所述。在图11A至图11C所示的例子中，光波导层20 的厚度是2.13μm。
在图11A所示的例子中，光波导层20的折射率是n1＝1.68。如图11A 的左图所示，在光波导层20内，难以沿着+X方向形成光束。在相当于多个光波导11中的正中间的光波导的中心的Y＝0附近，光束的强度变高。在主波瓣的周边形成有侧波瓣。光束在光波导层20内沿着X方向传播。图 11A的右图所示的远场图与图8A的右图所示的场图类似。但是，如图11A的右图所示，±1次衍射光的强度低。
在图11B所示的例子中，与图11A所示的例子不同，在多个光波导中传播的光的相位沿着+Y方向各移位了π。在图11B的左图中，与图11A的左图相比，光束在两个方向上具有较高的强度。一个方向包含+X方向的分量及+Y方向的分量，另一个方向包含+X方向的分量及-Y方向的分量。如图11A的右图所示，远场图也在两个方向上具有较高的强度。这意味着，通过被输入的光的相位不同，从镜30射出的光的Y方向的分量发生了变化。图11B的右图所示的远场图与图8B的右图所示的场图类似。
在图11C所示的例子中，与图11B所示的例子不同，光波导层20的折射率是n1＝1.52。图11C的左图与图11BC的左图相比，光束向－X方向移位。在图11C的右图中，与图11B的右图相比，远场图向射出角度θ减小的方向变化。图11C的右图所示的远场图与图8C的右图所示的场图类似。
如以上这样，在实施方式1的光设备100中，与比较例的光设备99同样显然也能够实现二维扫描。根据实施方式1的光设备100，由于不需要多个波导元件10，所以能够容易制作。
接着，说明在多个光波导11中传播的光之间发生的串扰。在图9A所示的例子中，多个光波导11沿着Y方向以等间隔周期性地排列。如果光在光波导11内沿着X方向传播，则从光波导11在Y方向上渗出瞬逝光。如果相邻的两个光波导的中心间距离短，则从光波导渗出的瞬逝光可能转移到相邻的光波导。结果，在多个光波导11中传播的光可能无相位差地输入到光波导层20中。
图12是表示在长度为100μm的多个光波导11之间发生的串扰率的周期依赖性的图。光波导11的折射率是2.0，基板41的折射率是1.46。光波导11的宽度是600nm，高度是300nm。如图12所示，如果多个光波导11 间的周期增加，则串扰率一边振动一边减小。如果周期是1.3μm以上，则能够将串扰率抑制为几个百分点以下。
接着，参照图13A及图13B，说明实施方式1的光设备100的第1变形例及第2变形例。有将与实施方式1重复的说明省略的情况。
图13A是示意地表示实施方式1的光设备100的第1变形例的图。在第1变形例中，与实施方式1不同，多个光波导11沿着Y方向没有以等间隔地排列。在图13A所示的例子中，将5个光波导11按+Y方向的顺序称作“第1光波导111”到“第5光波导115”。第1光波导111与第2光波导112的第1中心间距离d1比第2光波导112与第3光波导113的第2中心间距离d2短。第3光波导113与第4光波导114的第3中心间距离d3等于第2光波导112与第3光波导113的第2中心间距离d2。第4光波导114与第5光波导115的第4中心间距离d4等于第1光波导111与第2光波导112的第1中心间距离d1。即，d2＝d3>d1＝d4。不需要多个光波导11的全部的间隔相等，也可以一部分的间隔不同。通过适当地设计第1中心间距离d1到第4中心间距离d5，能够抑制光束22b的侧波瓣及光栅波瓣的发生。结果，能够抑制从镜30射出的光的侧波瓣及光栅波瓣的发生。
图13B是示意地表示实施方式1的光设备100的第2变形例的图。在第2变形例中，与实施方式1不同，在镜40上设有多个光波导11、光波导层20及一个以上的弹性间隔件72。一个以上的弹性间隔件72位于多个光波导11的前端部分的周围及光波导层20的周围。一个以上的弹性间隔件 72的形状也可以是一个连续性的曲线。弹性间隔件72的Z方向上的尺寸比光波导11的Z方向上的尺寸大，并且比光波导层20的Z方向上的尺寸大。第2变形例的光设备100通过将镜30及镜40以至少弹性间隔件72的一部分及光波导层20位于这些镜之间的方式粘贴来制作。
在不存在多个弹性间隔件72的情况下，在粘贴时，镜30可能最先与设置在镜40上的构成零件的一部分接触。在此情况下，有可能以接触的部分为支点，镜30相对于镜40倾斜。结果，从镜30射出的光的强度可能下降。
相对于此，在存在多个弹性间隔件72的情况下，镜30最先与弹性间隔件72接触。由于弹性间隔件72被压缩，所以镜40与镜30能够贴合为，使得镜30与镜40的间隔均匀。结果，能够抑制从镜30射出的光的强度的下降。
(实施方式2)
接着，参照图14A至图16B，说明本公开的实施方式2的光设备的例子。
图14A及图14B分别是示意地表示实施方式2的光设备100的例子的 XZ平面及XY平面的剖视图。在图14A及图14B所示的例子中，在多个光波导11与平面光波导50之间存在其他平面光波导12。换言之，平面光波导50经由平面光波导12与多个光波导11间接地连接。多个光波导11 从平面光波导12分支。
镜40还位于多个光波导11及平面光波导12的下侧。多个光波导11 及平面光波导12经由包覆层51配置在镜40上。光波导11的折射率比包覆层51的折射率高。平面光波导12的折射率比包覆层51的折射率高。多个光波导11沿着Y方向排列。包覆层51具有与XY平面平行的构造。也可以将包覆层51中的在上侧没有多个光波导11及平面光波导12的部分除去。位于平面光波导12的上侧的光波导层20及镜30并不一定需要。
光波导层20具备包含平面光波导12的前端部分的光耦合部分20c以及与光耦合部分20c相邻的光波导部分20g。平面光波导12的前端部分位于镜30与镜40之间。从多个光波导11在平面光波导12中传播的光经由光耦合部分20c与光波导部分20g耦合。
在平面光波导12的前端部分设有光栅15。光栅15包括4个以上64 个以下的多个凹部及/或凸部。通过适当地设计光栅15的周期，能够补偿在平面光波导12中传播的光的传播常数与在光波导层20中传播的光的传播常数之差。通过该补偿，能够使光从平面光波导12到光波导层20有效地耦合。
图15是示意地表示从图14的光设备100射出光束的状况的图。在多个光波导11中沿着X方向传播的光在平面光波导12内干涉而形成光束 22b。光束22b从光波导层20的光波导部分20g经由镜30向外部射出，沿特定的方向传播。
图16A及图16B分别是表示在镜30与镜40之间传播的光的XY平面及XZ平面中的强度分布的图。计算方法如上所述。在图16A及图16B所示的例子中，光波导11的折射率是2.115，宽度是600nm，条数是4，周期是1.8μm。包覆层51的折射率是1.46。平面光波导12的折射率是2.115。光波导层20的折射率是1.61，厚度是2.13μm。在多个光波导11中传播的光的相位全部相等。
如图16A所示，在平面光波导12内形成光束。如图16B所示，在平面光波导12内形成的光束经由光栅15在光波导部分20g内传播。
在图14A所示的例子中，也可以将光波导层20中的光耦合部分20c 的折射率及/或厚度和光波导部分20g的折射率及/或厚度单独地调整。通过单独的调整，能够在维持从光波导11向光波导层20的有效的光耦合的状态下使从镜30射出的光的方向变化。
代替实施方式2，在实施方式1中，也可以是平面光波导50的光波导层20具备包含多个光波导11的前端部分的光耦合部分以及与光耦合部分相邻的光波导部分。多个光波导11的前端部分可以包括一个以上的光栅。通过该结构，能够使光从多个光波导11到光波导层20有效地耦合。
实施方式1的第1变形例及第2变形例也能够应用于实施方式2。
(用来使平面光波导50驱动的结构)
接着，参照图17A及图17B，说明用来使平面光波导50驱动的结构。
图17A是示意地表示用来使平面光波导50驱动的第1例的图。在图 17A所示的例子中，平面光波导50具备配置在光波导层20与镜30之间的第1电极62a和配置在光波导层20与镜40之间的第2电极62b。第1电极 62a例如可以是透明电极。在光波导层20内传播的光经由第1电极62a及镜30向外部射出。第2电极62b例如可以是由透明电极或金属形成的电极。光波导层20例如可以包含液晶材料或电光学材料。光波导层20位于包括第1电极62a及第2电极62b的一对电极之间。上述的第1驱动电路向一对电极施加电压，使光波导层20的折射率变化。
图17B是示意地表示平面光波导50的第2例的图。在图17B所示的例子中，平面光波导50还具备支承镜30的一对致动器70。一对致动器70 也可以代替镜30而支承镜40，也可以支承镜30及镜40。光波导层20例如可以包含可变形的液体或气体。一对致动器70中，例如可以利用静电力、电磁感应、压电材料、形状记忆合金或热。一对致动器70通过使镜30与镜40的间隔变化，使光波导层20的厚度变化。上述的第1驱动电路向例如包含压电材料的一对致动器70施加电压，使光波导层20的厚度变化。
通过如以上这样使光波导层20的折射率及/或厚度变化，能够使从镜 30射出的光的方向中的与X方向平行的分量变化。
(应用例)
图18是表示在电路基板(例如芯片)上集成了平面光波导50、多个光波导11、分光器90、移相器阵列80A及光源130等元件的光扫描设备100 的结构例的图。光源130例如可以是半导体激光器等的发光元件。该例中的光源130射出自由空间中的波长是λ的单一波长的光。分光器90将来自光源130的光分支并向多个移相器的波导导入。在图18所示的例子中，在芯片上设有电极62A和多个电极62B。对于平面光波导50，从电极62A供给控制信号。对于移相器阵列80A中的多个移相器80，从多个电极62B分别传送控制信号。电极62A及多个电极62B能够连接于生成上述控制信号的未图示的控制电路。控制电路既可以设置在图18所示的芯片上，也可以设置在光扫描设备100的其他芯片上。
如图18所示，通过将全部的组件集成到芯片上，能够用小型的设备实现大范围的光扫描。例如能够在2mm×1mm左右的芯片上集成全部的组件。
图19是表示从光扫描设备100向远方照射激光等光束而执行二维扫描的状况的示意图。二维扫描通过使光束点310在水平及垂直方向上移动来执行。例如，通过与周知的TOF(Time Of Flight：飞行时间)法组合，能够取得二维的测距图像。TOF法是通过照射激光并观测来自对象物的反射光来计算光的飞行时间并求出距离的方法。
图20是表示作为能够生成这样的测距图像的光检测系统的一例的 LiDAR系统300的结构例的框图。LiDAR系统300具备光扫描设备100、光检测器400、信号处理电路600和控制电路500。光检测器400检测从光扫描设备100射出并从对象物反射的光。光检测器400例如可以是对于从光扫描设备100射出的光的波长λ具有灵敏度的图像传感器、或包括光电二极管等受光元件的光检测器。光检测器400输出与接受到的光的量对应的电信号。信号处理电路600基于从光检测器400输出的电信号，计算到对象物的距离，生成距离分布数据。距离分布数据是表示距离的二维分布的数据(即测距图像)。控制电路500是对光扫描设备100、光检测器400 及信号处理电路600进行控制的处理器。控制电路500对从光扫描设备100 照射光束的定时、以及光检测器400的曝光及信号读出的定时进行控制，向信号处理电路600指示测距图像的生成。
在二维扫描中，作为取得测距图像的帧速率，例如可以从通常在运动图像中经常使用的60fps、50fps、30fps、25fps、24fps等中选择。此外，如果考虑向车载系统的应用，则帧速率越大则取得测距图像的频度越提高，能够精度越好地检测障碍物。例如，在60km/h下的行驶时，在60fps的帧速率下，每当车移动约28cm就能够取得图像。在120fps的帧速率下，每当车移动约14cm就能够取得图像。在180fps的帧速率下，每当车移动约 9.3cm就能够取得图像。
为了取得一个测距图像所需要的时间依赖于光束扫描的速度。例如，为了以60fps取得分辨点数为100×100的图像，需要每1点以1.67μs以下进行光束扫描。在此情况下，控制电路500以600kHz的动作速度控制由光扫描设备100进行的光束的射出、以及由光检测器400进行的信号积蓄及读出。
<向光接收设备的应用例>
本公开的上述的各实施方式的光扫描设备也能够以大致相同的结构作为光接收设备使用。光接收设备具备与光扫描设备相同的平面光波导50及多个光波导11和调整可接收的光的方向的第1调整元件。第1镜30使从第3方向向第1反射面的相反侧入射的光透射。光波导层20使透射了第1 镜30的光在第2方向上传播。第1调整元件通过使光波导层20的折射率及厚度、以及光的波长中的至少一个变化，能够使可接收的光的方向变化。进而，在光接收设备具备与光扫描设备相同的多个移相器80、和使经过多个移相器80而输出的光的相位的差分别变化的第2调整元件的情况下，能够使可接收的光的方向二维地变化。
例如能够构成将图18所示的光扫描设备100中的光源130替换为接收电路的光接收设备。如果波长λ的光入射到平面光波导50，则该光经过移相器阵列80A被传送至分光器90，最终被集中到一个部位，被传送至接收电路。被集中在该一个部位的光的强度可以说表示光接收设备的灵敏度。光接收设备的灵敏度可以由分别组装到平面光波导50及移相器阵列80A的调整元件来调整。
上述的实施方式可以适当组合。
产业上的可利用性
本公开的实施方式的光扫描设备及光接收设备可以利用于在例如汽车、UAV、AGV等的车辆上搭载的激光雷达系统等的用途。
标号说明
10 波导元件
10A 波导阵列
11 光波导
12 其他的平面光波导
15 光栅
20 光波导层
20c 光耦合部分
20g 光波导部分
22 光
22b 光束
24a 第1部件
24b 第2部件
26a 波导部分
26b 非波导部分
30 第1镜
40 第2镜
41 基板
50 平面光波导
51 包覆层
62a、62b、62A、62B 电极
70 一对致动器
72 弹性间隔件
80 移相器
80A 移相器阵列
90 分光器
99 光设备
100 光扫描设备
101、102 方向
110 第1驱动电路
120 第2驱动电路
130 光源
300 LiDAR系统
310 光束点
400 光检测器
500 控制电路
600 信号处理电路。

Claims (11)

1.一种光设备，其中，具备：
多个光波导，分别在第1方向上延伸，在与上述第1方向交叉的第2方向上排列；以及
平面光波导，与上述多个光波导直接或间接地连接，
上述多个光波导使光沿着上述第1方向传播，
上述平面光波导具备：
第1镜及第2镜，相互对置，沿着上述第1方向及上述第2方向扩展；以及
光波导层，位于上述第1镜与上述第2镜之间。
2.如权利要求1所述的光设备，其中，
还具备使上述光波导层的折射率变化的电极以及使上述光波导层的厚度变化的致动器中的至少一个。
3.如权利要求1或2所述的光设备，其中，
还具备设置在上述多个光波导与上述平面光波导之间的其他光波导，
上述多个光波导从上述其他光波导分支。
4.如权利要求1或2所述的光设备，其中，
上述平面光波导中的上述光波导层具备包含上述多个光波导的前端部分的光耦合部分、以及与上述光耦合部分相邻的光波导部分，
上述多个光波导的上述前端部分包括一个以上的光栅。
5.如权利要求3所述的光设备，其中，
上述平面光波导中的上述光波导层具备包含上述其他光波导的前端部分的光耦合部分、以及与上述光耦合部分相邻的光波导部分，
上述其他光波导的上述前端部分包括一个以上的光栅。
6.如权利要求4或5所述的光设备，其中，
上述光波导层中的上述光耦合部分的折射率及/或厚度、以及上述光波导部分的折射率及/或厚度能够单独地调整。
7.如权利要求1至6中任一项所述的光设备，其中，
上述多个光波导在上述第2方向上以等间隔排列。
8.如权利要求1至6中任一项所述的光设备，其中，
上述多个光波导包括连续地在上述第2方向上依次排列的第1光波导、第2光波导及第3光波导，
上述第1光波导与上述第2光波导的中心间距离不同于上述第2光波导与上述第3光波导的中心间距离。
9.如权利要求1至8中任一项所述的光设备，其中，
还具备使在上述多个光波导各自中传播的上述光的相位差变化的移相器。
10.如权利要求1至9中任一项所述的光设备，其中，
与上述多个光波导连接的上述平面波导是单一的。
11.一种光检测系统，其中，具备：
权利要求1至10中任一项所述的光设备；
光检测器，检测从上述光设备射出并从对象物反射的光；以及
信号处理电路，基于上述光检测器的输出，生成距离分布数据。
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