CN115210126B - 利用多输出进行相干信号组合以用于准连续波lidar操作 - Google Patents

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Abstract

一种用于光检测和测距(LIDAR)操作的信号处理系统包括放大器和耦合到该放大器的分路器。该放大器被配置为接收分别与多个相位相关联的多个光信号，并使用该多个光信号生成多个放大的光信号。该分路器被配置为接收多个放大的光信号，并根据多个相位组合多个放大的光信号以跨多个输出生成光信号。

Description

利用多输出进行相干信号组合以用于准连续波LIDAR操作
对于相关申请的交叉引用
本申请要求2020年3月5日提交的美国临时专利申请No.62/985724、2020年3月23日提交的美国临时专利申请No.62/993436和2021年1月6日提交的美国非临时专利申请No.17/142,868的权益和优先权，这些申请的每一个的全部公开内容通过引用并入本文中。
背景技术
通常由助记符LIDAR引用的使用激光的距离的光学检测以用于光检测和测距，有时也称为激光RADAR，被用于从测高到成像、到避免碰撞的各种应用。与诸如无线电波探测和测距(RADAR)的传统微波测距系统相比，LIDAR使用更小的光束尺寸提供更精细规模的距离分辨率。能够利用几种不同的技术来完成距离的光学检测，该技术包括基于光脉冲到物体的往返行程时间的直接测距，以及基于发射的啁啾光信号和从物体散射的返回信号之间的频率差的啁啾检测，以及基于可与自然信号区分开的单频相位变化序列的相位编码检测。
发明内容
本公开的各方面总体上涉及光学领域中的光检测和测距(LIDAR)，更具体地，涉及用于利用多输出进行相干信号组合以用于准连续波LIDAR操作以支持车辆的操作的系统和方法。
在一个方面，本公开涉及一种用于光检测和测距(LIDAR)操作的信号处理系统。在一些实施方式中，该信号处理系统包括放大器，该放大器被配置为接收分别与多个相位相关联的多个光信号，并使用该多个光信号生成多个放大的光信号。在一些实施方式中，信号处理系统包括分路器，该分路器被耦合到放大器，并且被配置为接收多个放大的光信号，并且根据多个相位组合该多个放大的光信号以跨多个输出生成光信号。
在另一方面，本公开涉及一种包括信号处理系统的LIDAR系统。在一些实施方式中，该信号处理系统包括移相器，该移相器被配置为接收多个光信号并生成分别与多个相位相关联的多个移相的光信号。在一些实施方式中，该信号处理系统包括放大器，该放大器被配置为接收多个移相的光信号，并使用该多个移相的光信号生成多个放大的光信号。在一些实施方式中，该信号处理系统包括分路器，该分路器被耦合到放大器，并且被配置为接收多个放大的光信号，并且根据多个相位组合多个放大的光信号以跨多个输出生成光信号。
在又一方面，本公开涉及一种自动驾驶车辆控制系统，包括用于LIDAR操作的信号处理系统。在一些实施方式中，该信号处理系统包括移相器，该移相器被配置为接收多个光信号并生成分别与多个相位相关联的多个移相的光信号。在一些实施方式中，该信号处理系统包括放大器，该放大器被配置为接收多个移相的光信号，并使用多个移相的光信号生成多个放大的光信号。在一些实施方式中，该信号处理系统包括分路器，该分路器被耦合到放大器，并且被配置为接收多个放大的光信号，并且根据多个相位组合多个放大的光信号以跨多个输出生成光信号。在一些实施方式中，该信号处理系统包括一个或多个处理器，该处理器被配置为使用光信号控制自动驾驶车辆的操作。
仅通过说明许多特定的实施方式和实施方式，包括预期用于实施本公开的最佳模式，从下面的详细描述中，其他方面、特征和优点是显而易见的。其他实施方式也能够具有其他不同的特征和优点，并且能够在各种明显的方面对其若干细节进行修改，所有这些均不背离本公开的精神和范围。因此，附图和描述本质上应被认为是说明性的，而不是限制性的。
附图说明
在附图的图中以示例而非限制的方式图示了实施方式，在附图中，相同的附图标记指代相同的元件，并且在附图中：
图1是图示根据一些实施方式的用于自动驾驶车辆的系统环境的示例的框图；
图2A是描绘根据一些实施方式的用于车辆的操作的示例准连续波LIDAR系统的框图；
图2B是描绘根据一些实施方式的用于车辆操作的示例准连续波LIDAR系统的框图；
图3是描绘根据一些实施方式的用于利用多输出进行相干信号组合以用于准连续波LIDAR操作的相干信号发生器架构的示例环境的框图；
图4是描绘根据说明性实施方式的在图3中的相干信号发生器的输出通道312a-312d处测量的准连续波形的基于时间的图；
图5是描绘根据说明性实施方式的来自图3中的相干信号发生器的SOA 308a-308d的输出功率的总和的基于时间的图；
图6是描绘根据一些实施方式的图3中的相干信号发生器架构当被配置为将所有光引导到输出通道上时的示例环境的框图；
图7是描绘根据一些实施方式的图3中的相干信号发生器架构当被配置为将所有光引导到输出通道上时的示例环境的框图；
图8是描绘根据一些实施方式的图3中的相干信号发生器架构当被配置为将所有光引导到输出通道上时的示例环境的框图；
图9是描绘根据一些实施方式的图3中的相干信号发生器架构当被配置为将所有光引导到输出通道上时的示例环境的框图；以及
图10是描绘根据一些实施方式的用于使用多输出进行相干信号组合以用于准连续波LIDAR操作的相干信号发生器架构的示例环境的框图。
具体实施方式
LIDAR系统可以包括用于提供光信号(有时称为“光束”)的激光源、用于使用连续波(CW)调制或准CW调制来调制光信号的相位和/或频率的一个或多个调制器、用于放大调制信号以将信号发送到特定范围的放大器和/或用于将放大的信号引导到给定视场内的环境的光学器件(例如，镜面扫描仪)。
在使用CW调制的LIDAR系统中，调制器连续地调制激光。例如，如果调制周期为10秒，则输入信号在整个10秒内被调制。相反，在使用准CW调制的LIDAR系统中，调制器将激光调制为具有活动部分和非活动部分。例如，对于10秒的周期，调制器仅调制激光达8秒(有时称为“活动部分”)，但不调制激光达2秒(有时称为“非活动部分”)。通过这样做，LIDAR系统可以能够降低功耗达2秒，因为调制器不必提供连续信号。
在用于汽车应用的调频连续波(FMCW)LIDAR中，使用准CW调制操作LIDAR系统可以是有益的，其中，使用了FMCW测量和信号处理方法，但光信号不总是在打开状态(例如，启用、通电、传输等)。在一些实施方式中，准CW调制能够具有等于或大于1％且高达50％的占空比。如果在关闭状态(例如，禁用、断电等)的能量能够在实际测量时间期间被消耗，则可以提高信噪比(SNR)和/或降低信号处理要求以在更长的时间尺度内相干地整合所有能量。
在一些实施方式中，掺铒光纤放大器(EDFA)可以被用于实现相干信号发生器(例如，在图2A中的相干信号发生器206、图2B中的相干信号发生器206)。通过将EDFA用于相干光束发生器，对于实现准CW调制的系统，能够存储光学增益和/或能量，并且能够通过脉冲化对EDFA的输入而以更短的脉冲串提供来自EDFA的输出信号。
在一些实施方式中，半导体光放大器(SOA)能够被用于实施相干信号发生器(例如，图2A中的相干信号发生器206，图2B中的相干信号发生器206)。通过将SOA用于相干信号发生器，可以实现高水平集成。例如，大量SOA能够按比例缩小并被放置在单个半导体芯片上，这不仅可以导致改善速度(例如，更少的延迟)和功耗(例如，电力可能更有效地在SOA之间被路由)，而且还改善了制造过程。即，将相干信号发生器(有时称为“信号处理系统”)按比例缩小到单个半导体芯片上意味着半导体芯片(例如，硅)的尺寸可以更小，从而降低制造缺陷影响相干信号发生器的性能的可能性。
因此，本公开涉及用于利用多输出进行相干信号生成(例如，组合、合并、添加、混合等)以用于准连续波LIDAR操作以支持车辆的LIDAR系统的操作的系统和方法。
在各种示例实施方式中，如以下段落中所述，相干信号发生器可以包括一个或多个移相器和/或一个或多个分路器(例如，50/50分路器)。相干信号发生器可以包括包含多个子放大器的放大器，诸如SOA，每个子放大器经由一个或多个光束分路器(例如，50/50光束分路器等)耦合到相干信号发生器的一个或多个输出通道。每个子放大器可以提供具有固定输出功率的连续波(例如，高达95％的占空比)。相干信号发生器可以(使用一个或多个分路器)将子放大器的一些或所有的输出功率相干地组合成组合输出功率，并将组合输出功率发送到输出通道中的一个。例如，如果相干信号发生器包括8个子放大器，每个子放大器产生100毫瓦(mW)的输出功率，则相干信号发生器将组合来自8个子放大器的输出功率以生成800mW的组合输出功率，并将该组合输出功率发送到输出通道中的一个。
可以通过所有子放大器之间的光相位关系的特定设置来控制功率组合。可以设置(例如，配置、编程、初始化等)相位以将来自相干信号发生器中的所有子放大器的组合输出功率提供给一个输出通道(例如，从8个子放大器生成/组合的800mW输出功率，每个子放大器产生100mW)，将来自在相干信号发生器中的一些子放大器的组合输出功率提供给一个输出通道(例如，从相干信号发生器中的8个子放大器中的2个生成/组合的200mW输出功率，每个子放大器产生100mW)，或两者之间的任何组合。可以设置相位以将任何子放大器的输出功率(例如，100mW)提供给任何输出通道。
由于能够快速改变相位设置，因此在一些实施方式中，CNC网络的架构允许来自所有子放大器的全部组合输出功率(例如，8个子放大器网络中的800mW)被顺序地发送到输出通道(例如，8个通道)的每一个，从而产生从每个输出通道提供的随着时间变化的一系列脉冲。在一些实施方式中，从相干信号发生器的所有输出通道提供的总平均功率保持恒定，但在输出通道之间的功率分布可能随时间变化。
本文中描述的各种示例实施方式可以包括以下特征中的一个或多个：(1)相干信号发生器的一些或所有路径(从输入到输出)可以是长度匹配的，以确保随温度稳定操作；(2)一个或多个分路器的部分或所有子放大器的输出功率可以接近相同，以在相干信号发生器的一个或多个输出通道上获得高对比度；(3)一个或多个分路器可以具有低损耗和/或非常接近50/50的分路比；(4)相干信号发生器可以包括一个或多个波导交叉点，其中，与错误路径的耦合被最小化；相干信号发生器可以在每一层的一半分支上包括一个或多个慢速静态移相器，以保持稳定运行；(5)相干信号发生器可以包括在输出通道和/或沿着一个或多个分路器的分支的选定点上的分接头光电二极管，以用于开发目的和/或确保稳定运行；(6)相干信号发生器可以包括在一个或多个调制器之前的来自激光源的抽头，以用于相干检测；(7)相干信号发生器可以包括在一个或多个子放大器之前的一个或多个移相器；(8)相干信号发生器可以包括在一个或多个子放大器之后的一个或多个移相器；并且(9)相干信号发生器可以包括在一个或多个子放大器之后的一个或多个移相器，这些移相器足够快以有效和快速地实现切换(例如，上升时间小于100ns)，以产生由子放大器增益补偿损失的益处。
在一些实施方式中，一个或多个分路器可以用多模干涉(MMI)结构或耦合器替换。在一些实施方式中，在一个或多个分路器(或MIM结构或耦合器)之后的二进制开关网络可以被用于将输出分路到甚至更多的输出通道。
在以下描述中，为了解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开。在其他情况下，公知的结构和设备以框图形式示出以避免不必要地混淆本公开。
1.自动驾驶车辆的系统环境
图1是示出根据一些实施方式的用于自动驾驶车辆的系统环境的示例的框图。
参考图1，示例自动驾驶车辆100，可在其中实现本文中公开的各种技术。例如，车辆100可以包括：动力传动系统102，动力传动系统102包括由能量源106提供动力并能够向驱动传动系统108提供动力的原动机104；以及，包括方向控件112、动力传动系统控件114和制动控件116的控制系统110。车辆100可以被实现为任何数量的不同类型的车辆，包括能够运送人和/或货物并且能够在各种环境中行驶的车辆，并且应当理解，上述部件102-116能够根据使用其中可以利用这些部件的车辆类型而广泛变化。
为简单起见，下文讨论的实施方式将聚焦于轮式陆地车辆，例如轿车、货车、卡车、公共车辆等。在这样的实施方式中，原动机104可包括一个或多个电动机和/或内燃机(等等)。能量源可以包括例如燃料系统(例如，提供汽油、柴油、氢气等)、电池系统、太阳能电池板或其他可再生能量源和/或燃料电池系统。驱动传动系统108能够包括：车轮和/或轮胎以及变速器和/或任何其他机械驱动部件以将原动机104的输出转换成车辆运动，以及被配置成可控地停止或减慢车辆100的一个或多个制动器和适合于控制车辆100的轨迹的方向或转向部件(例如，齿条和小齿轮转向联动装置，其使车辆100的一个或多个车轮能够围绕大致竖直的轴线枢转以改变车轮的旋转平面相对于车辆的纵向轴线的角度)。在一些实施方式中，可以使用动力传动系统和能量源的组合(例如，在电动/燃气混合动力车辆的情况下)，并且在一些情况下，可以使用多个电动机(例如，专用于各个车轮或车轴)作为原动机。
方向控件112可以包括一个或多个致动器和/或传感器，用于控制和接收来自方向或转向部件的反馈，以使车辆100能够遵循期望的轨迹。动力传动系统控件114可以被配置为控制动力传动系统102的输出，以例如控制原动机104的输出功率、控制驱动动力系统108中的变速器的挡位等，从而控制车辆100的速度和/或方向。制动控件116可以被配置为控制一个或多个使车辆100减速或停止的制动器，例如耦合到车辆车轮的盘式制动器或鼓式制动器。
其他车辆类型，包括但不限于越野车辆、全地形或履带车辆、建筑设备等，将必然利用不同的动力传动系统、驱动传动系统、能量源、方向控件、动力传动系统控件和制动控件。此外，在一些实施方式中，能够组合一些部件，例如，其中，主要通过改变一个或多个原动机的输出来处理车辆的方向控件。因此，本文中公开的实施方式不限于本文中描述的技术在自主轮式陆地车辆中的特定应用。
能够在车辆控制系统120中实现对车辆100的各种级别的自动驾驶控制，该系统可以包括一个或多个处理器122和一个或多个存储器124，其中每个处理器122被配置为执行存储在存储器124中的程序代码指令126。(多个)处理器能够包括例如(多个)图形处理单元(“GPU”)和/或(多个)中央处理单元(“CPU”)。
传感器130可以包括适合于从车辆的周围环境收集信息以用于控制车辆的操作的各种传感器。例如，传感器130可以包括雷达传感器134、LIDAR(光检测和测距)传感器136、3D定位传感器138，例如加速度计、陀螺仪、磁力计或诸如GPS(全球定位系统)、GLONASS(Globalnaya Navigazionnaya Sputnikovaya Sistema，或全球导航卫星系统)、北斗导航卫星系统(BDS)、伽利略、指南针等的卫星导航系统。3D定位传感器138能够被用于使用卫星信号确定车辆在地球上的位置。传感器130能够包括相机140和/或IMU(惯性测量单元)142。相机140能够是单幅或立体相机并且能够记录静止和/或视频图像。IMU 142能够包括能够检测车辆在三个方向上的线性和旋转运动的多个陀螺仪和加速度计。诸如车轮编码器的一个或多个编码器(未示出)可以被用于监控车辆100的一个或多个车轮的旋转。每个传感器130能够以各种数据速率输出传感器数据，这些数据速率可以不同于其他传感器130的数据速率。
传感器130的输出可以被提供给控制子系统150的集合，包括定位子系统152、计划子系统156、感知子系统154和控制子系统158。定位子系统152能够执行功能，诸如精确地确定车辆100在其周围环境中并且通常在某个参考系内的位置和方向(有时也称为“姿势”)。能够将自动驾驶车辆的位置与在与生成标记的自动驾驶车辆数据的一部分相同的环境中的其他车辆的位置进行比较。感知子系统154能够执行诸如检测、跟踪、确定和/或识别车辆100周围环境内的对象的功能。根据一些实施方式，机器学习模型能够被用于跟踪对象。计划子系统156能够执行功能，诸如在给定期望目的地以及在环境内的静态和移动物体的情况下计划在某个时间框架内的车辆100的轨迹。根据一些实施方式，机器学习模型能够被用于计划车辆轨迹。控制子系统158能够执行功能，诸如生成合适的控制信号，以用于控制车辆控制系统120中的各种控件，以便实现车辆100的计划轨迹。机器学习模型能够被用于生成一个或多个信号以控制自动驾驶车辆以实现计划轨迹。
将理解，用于车辆控制系统120的在图1中所图示的部件的集合在本质上仅仅是示例性的。在一些实施方式中可以省略单独的传感器。另外或替代地，在一些实施方式中，图1中所图示类型的多个传感器可以被用于冗余和/或覆盖车辆周围的不同区域，并且可以使用其他类型的传感器。同样，在其他实施方式中可以使用控制子系统的不同类型和/或组合。此外，虽然子系统152-158被图示为与处理器122和存储器124分离，但是将理解，在一些实施方式中，子系统152-158的一些或所有功能可以利用驻留在一个或多个存储器124中的程序代码指令126被实现并由一个或多个处理器122执行，并且这些子系统152-158在某些情况下可以使用相同的(多个)处理器和/或存储器被实现。子系统可以至少部分地使用各种专用电路逻辑、各种处理器、各种现场可编程门阵列(“FPGA”)、各种专用集成电路(“ASIC”)和各种实时控制器等被实现，如上所述，多个子系统可以利用电路、处理器、传感器和/或其他部件。此外，车辆控制系统120中的各种部件可以以各种方式联网。
在一些实施方式中，车辆100还可以包括辅助车辆控制系统(未示出)，其可以被用作车辆100的冗余或备用控制系统。在一些实施方式中，辅助车辆控制系统能够在车辆控制系统120中的不利事件的情况下完全操作自动驾驶车辆100，而在其他实施方式中，辅助车辆控制系统可能仅具有有限的功能，例如，用于响应于在主要车辆控制系统120中检测到的不利事件执行车辆100的受控停止。在其他实施方式中，可以省略辅助车辆控制系统。
通常，可以使用无数种不同的架构，包括软件、硬件、电路逻辑、传感器、网络等的各种组合来实现图1中所图示的各种部件。例如，每个处理器可以被实现为微处理器，并且每个存储器可以表示随机存取存储器(“RAM”)设备，其包括主存储器以及任何补充级别的存储器，例如高速缓冲存储器、非易失性或备份存储器(例如，可编程存储器或闪存)、只读存储器等。另外，每个存储器可以被认为包括物理上位于车辆100中其他地方的存储器，例如，处理器中的任何高速缓存存储器以及用作虚拟存储器的任何存储容量，例如，用作存储在大容量存储设备或其他计算机控制器上的存储容量。图1中图示的一个或多个处理器或完全分离的处理器可以被用于在车辆100中实现除了自动驾驶控制目的之外的附加功能，例如，以控制娱乐系统、以操作门、灯、电动窗等。
另外，对于另外的存储，车辆100可以包括一个或多个大容量存储设备，例如可移动磁盘驱动器、硬盘驱动器、直接存取存储设备(“DASD”)、光驱(例如，CD驱动器、DVD驱动器等)、固态存储驱动器(“SSD”)、网络附接存储器、存储区域网络和/或磁带驱动器等。
此外，车辆100可以包括用于使车辆100能够从用户或操作者接收多个输入并为用户或操作者生成输出的用户界面164，例如，一个或多个显示器、触摸屏、语音和/或手势界面、按钮和其他触觉控件等。否则，可以经由另一计算机或电子设备，例如经由移动设备上的应用或通过网络界面接收用户输入。
此外，车辆100可以包括一个或多个网络接口，例如网络接口162，其适合于与一个或多个网络170(例如，局域网(“LAN”)、广域网(“WAN”)、无线网络和/或互联网等)进行通信以许可与其他计算机和电子设备进行信息的通信，该其他计算机和电子设备包括例如云服务的中央服务，车辆100从该服务接收用于其自动驾驶控制的环境和其他数据。由一个或多个传感器130收集的数据能够经由网络170被上传到计算系统172以用于附加处理。在一些实施方式中，能够在上传之前将时间戳添加到车辆数据的每个实例。
图1中所图示的每个处理器以及本文中公开的各种附加控制器和子系统通常在操作系统的控制下操作，并执行或以其他方式依赖于各种计算机软件应用、部件、程序、对象、模块、数据结构等，如将下面更详细地描述。此外，各种应用、部件、程序、对象、模块等也可以在经由网络170耦合到车辆100的另一计算机中的一个或多个处理器上，例如在分布式、基于云的或客户端-服务器计算环境中，执行，由此实现计算机程序的功能所需的处理可以通过网络被分配给多个计算机和/或服务。
通常，为实现本文中所描述的各种实施方式而执行的例程，无论是被实现为操作系统的一部分还是特定应用、部件、程序、对象、模块或指令序列或者甚至其子集，都将在本文中被称为“程序代码”。程序代码能够包括一个或多个指令，该指令在不同时间驻留在各种存储器和存储设备中，并且当由一个或多个处理器读取和执行时，执行用于执行体现本公开的各个方面的步骤或元素必需的步骤。此外，虽然实施方式已经和在下文将在功能齐全的计算机和系统的场境中被描述，但是将理解，本文中描述的各种实施方式能够作为程序产品以各种形式被分布，并且无论用于实际执行分布的计算机可读介质的特定类型如何，都能够实现实施方式。
计算机可读介质的示例包括有形的、非瞬态介质，诸如易失性和非易失性存储设备、软盘和其他可移动磁盘、固态驱动器、硬盘驱动器、磁带和光盘(例如，CD-ROM、DVD等)等等。
另外，下文描述的各种程序代码可以基于在特定实施方式中实现它的应用被识别。然而，应当理解，使用以下任何特定程序命名法仅仅是为了方便，并且因此本公开不应限于仅用于由这种命名法识别和/或暗示的任何特定应用。此外，考虑到可以将计算机程序组织成例程、过程、方法、模块和对象等的通常是无穷无尽的方式，以及程序功能可以在驻留在典型计算机(例如，操作系统、库、API、应用、小应用等)中的不同的软件层之间被分配的各种方式，应当理解，本公开不限于本文中描述的程序功能的特定组织和分配。
图1所图示的环境并非旨在限制本文中所公开的实施方式。实际上，可以使用其他替代硬件和/或软件环境而不脱离本文中公开的实施方式的范围。
2.利用多输出进行相干信号组合
图2A是描绘根据一些实施方式的用于车辆的操作的示例准连续波LIDAR系统的框图。准连续波LIDAR系统200a包括用于提供光信号(有时称为“光束”)的激光源202。
准连续波LIDAR系统200a包括用于调制光信号的调制器204和用于利用多输出进行相干信号生成(例如，组合、合并、相加、混合等)以用于准连续波LIDAR操作的相干信号发生器206(有事称为“信号处理系统”)。即，调制器204接收来自激光源202的光信号，使用连续波(CW)调制或准CW调制来调制光信号的相位和/或频率，并将调制信号提供给相干信号发生器206的一个或多个输入通道。
相干信号发生器206组合接收到的调制信号以跨相干信号发生器206的多个输出(例如，图3中的输出通道312a-312d)生成连续波信号，并向扫描仪208(例如，振荡扫描仪、单向扫描仪、Risley棱镜等)提供连续波信号。在一些实施方式中，相干信号发生器206通过在不同占空比上操作多个子放大器(例如，图3中的SOA 308a-d)来生成连续波信号。
基于接收到的连续信号，扫描仪208生成一个或多个扫描信号以驱动用于对物体210进行光学检测的一个或多个光学元件。
如图2A所示，调制器204可以与相干信号发生器206分离。
准连续波LIDAR系统200a的任何部件(例如，激光源202、调制器204、相干信号发生器206和扫描仪208)可以被包括在一个或多个半导体封装中。例如，激光器202可以在第一半导体封装中，相干信号发生器204可以在第二半导体封装中，并且扫描仪206可以在第三半导体封装中。作为另一示例，半导体封装可以包括激光器202、调制器204、相干信号发生器206和扫描仪208。
图2B是描绘根据一些实施方式的用于车辆的操作的示例准连续波LIDAR系统的框图。准连续波LIDAR系统200b包括用于对物体210进行光学检测的激光源202、相干信号发生器206和扫描仪208。图2B中的相干信号发生器206包括图2A中的调制器206的特征和/或功能。
准连续波LIDAR系统200b的任何部件(例如，激光源202、相干信号发生器206和扫描仪208)可以被包括在一个或多个半导体封装中。
图3是描绘根据一些实施方式的用于利用多输出进行相干信号组合以用于准连续波LIDAR操作的相干信号发生器架构(例如，图2A中的相干信号发生器206、图2B中的相干信号发生器206)的示例环境的框图。环境300包括用于提供光信号(有时称为“光束”)的激光源202。环境300包括调制器204，其用于使用连续波(CW)调制或准CW调制来调制光信号的相位和/或频率以生成调制信号。
环境300包括移相器网络306，其用于调整调制信号的相位并将调制信号提供给放大器308。移相器306包含移相器306a、移相器306b、移相器306c和移相器306d；统称为“移相器306a-d”。
放大器308包括子放大器，诸如SOA 308a、SOA 308b、SOA 308c和SOA 308d；统称为“SOA 308a-d”。每个子放大器产生放大的信号。
环境300包括光束分路器网络310(有时称为“分路器310”)，其通过基于相长干涉和相消干涉原理组合放大的信号的一些或所有来产生输出波形。光束分路器网络310包括光束分路器310a(在图3中被示出为“50/50 3l0a”)、光束分路器310b(在图3中显示为“50/503l0b”)、光束分路器310c(在图3中显示为“50/50 3l0c”)和光束分路器310d(在图3中显示为“50/50 3l0d”)；统称为“光束分路器3l0a-d”。
环境300包括输出通道312a、输出通道312b、输出通道312c和输出通道312d；统称为“输出通道312a-d”。虽然图3仅示出了选定数量的部件(例如，激光源202、调制器204、移相器306a-d、SOA 308a-d和光束分路器310a-d)和输出通道312a-d；本领域技术人员将理解，环境300可以包括以任何布置互连以促进用于准连续波LIDAR操作的相干信号组合的任何数量的部件和/或输出通道(以任何组合)。例如，8通道相干信号发生器架构(例如，如图8所示)将包括8个移相器、8个SOA、8个输出通道和13个分路器。作为另一示例，16通道相干信号发生器将包括16个移相器、16个SOA、16个输出通道和26个分路器。
激光源202耦合到调制器204的输入端子，调制器204的输出耦合到移相器306a的输入端子、移相器306b的输入端子、移相器306c的输入端子以及移相器306d的输入端子。
移相器306a的输出端子耦合到SOA 308a的输入端子，SOA 308a的输出端子耦合到光束分路器310b的第一输入端子。移相器306b的输出端子耦合到SOA 308b的输入端子，SOA308b的输出端子耦合到光束分路器310a的第一输入端子。移相器306c的输出端子耦合到SOA308c的输入端子，SOA 308c的输出端子耦合到光束分路器310a的第二输入端子。移相器306d的输出端子耦合到SOA 308d的输入端子，SOA 308d的输出端子耦合到光束分路器31Ob的第二输入端子。
光束分路器310a的第一输出端子耦合到光束分路器310c的第一输入端子，光束分路器310c的第一输出端子耦合到输出通道312a(在图3中显示为“输出312a”)，并且第二输出端子耦合到输出通道312b(在图3中显示为“输出312b”)。
光束分路器310a的第二输出端子耦合到光束分路器310d的第二输入端子，光束分路器310d的第一输出端子耦合到输出通道312c(在图3中显示为“输出312c”)，并且第二输出端子耦合到输出通道312d(在图3中显示为“输出312d”)。
光束分路器310b的第一输出端子耦合到光束分路器310c的第二输入端子并且光束分路器310b的第二输出端子耦合到光束分路器310d的第一输入端子。
在一些实施方式中，半导体封装(图3中未示出)可以包括环境300的一些或所有部件(例如，激光源202、调制器204、移相器306a-d、SOA 308a-d和光束分路器310a-d)。例如，第一半导体封装可以包括调制器204的部件；并且第二半导体封装可以包括移相器306的部件(例如移相器306a-d)、放大器308的部件(例如SOA 308a-d)和/或光束分路器网络310的部件(例如，光束分路器3l0a-d)。在这种布置中，第一半导体封装的一个或多个输出可以被耦合到第二半导体封装的一个或多个输入。
作为另一示例，半导体封装可以包括调制器204的部件、移相器306的部件(例如，移相器306a-d)、放大器308的部件(例如，SOA308a-d)和/或光束分路器网络310的部件(例如，光束分路器310a-d)。在这种布置中，激光器202可以被耦合到半导体封装的一个或多个输入。
在一些实施方式中，输出通道312a-312d可以对应于半导体封装上的输出。
仍然参考图3，通过在不同的占空比上操作子放大器(例如，SOA308a-d)，放大器308和光束分路器网络310可以跨相干信号发生器的输出通道312a-312d产生连续的输出波形(例如，图4中的输出波形402a-d)。即，来自每个SOA 308a-d的连续波功率可以在光束分路器网络310中相干地求和(基于相长干涉原理和相消干涉原理)，以将在某个时间向单个输出通道的输出功率理想地增加N倍，其中，N是子放大器的数量。这种增加的输出功率可以在不同时间被引导(例如，路由、聚焦等)到不同的输出，从而提供切换以增加可用通道的有效数量。困难在于控制光束分路器网络310中的相位，这取决于波导的光路长度。在一些实施方式中，可以匹配光束分路器310a-310d之间的一些或所有路径。在一些实施方式中，利用良好的设计和/或过程控制，控制输出所需的移相器(例如，移相器306a-d)的数量可以被减少。
图4是描绘根据说明性实施方式的在图3中的相干信号发生器的输出通道312a-312d处测量的准CW波形的基于时间的图。该基于时间的图包括输出波形402a、输出波形402b、输出波形402c和输出波形402b；其中的每一个都是准CW波形，它们是通过在操作条件的集合下操作相干信号发生器的部件(例如，激光源202、调制器204、移相器306a-d、SOA308a-d和光束分路器310a-d)而生成的。
例如，参考图3，激光器202以400mW的连续波(例如，高达95％的占空比)驱动调制器。调制器204使用准CW调制来调制接收到的光信号的相位和/或频率以产生调制光信号，并且将调制光信号发送到移相器306a-d的每个输入端子。移相器306a-d中的每一个在处理器(图3中未示出)的控制下，移位(例如，调整、修改等)它接收到的调制信号的相位以产生移位的调制信号，并且将该移位的调制信号发送到放大器308。放大器308放大它从移相器306接收到的每个移位的调制信号(四个副本)，以产生在抽头309a处测量为100mW的第一放大的信号、在抽头309b处测量为100mW的第二放大的信号、在抽头309c处测量为100mW的第三放大的信号和在抽头309d处测量为100mW的第四放大的信号。放大器308将放大的信号(例如，第一放大的信号、第二放大的信号、第三放大的信号和第四放大的信号)发送到光束分路器网络310，该光束分路器网络310产生在输出通道312a处的输出波形402a、在输出通道312b处的输出波形402b、在输出通道312c处的输出波形402c和在输出通道312d处的输出波形402d。
光束分路器网络310通过基于相长干涉和相消干涉原理组合放大的信号中的一些或所有来产生输出波形412a-412d中的每一个。
在相长干涉中，光束分路器网络310组合两个波形以产生幅度高于两个波形中的每一个的所得波形。例如，如果光束分路器网络310组合具有相同幅度的两个波形，则所得波形将具有作为两个波形幅度的两倍的最大幅度。幅度在原始幅度和最大幅度之间的区域被称为相长干涉。当波形彼此同相时发生相长干涉。
在相消干涉中，光束分路器网络310组合两个波形以产生幅度低于两个波形中的每一个的所得波形。例如，如果光束分路器网络310组合具有相同幅度的两个波形，则所得波形将具有为零的最小幅度。在这种情况下，所得波形会在某些地方完全消失。原始幅度和最小幅度之间的区域被称为相消干涉区域。当波形彼此异相时发生相消干涉。
图5是描绘根据说明性实施方式的来自图3中的相干信号发生器的SOA 308a-308d的输出功率的总和的基于时间的图。该基于时间的图500描绘了在输出通道312a处的输出波形402a(在图5中显示为“Chl”)、在输出通道312b处的输出波形402b(在图5中显示为“Ch2”)、在输出通道312c处的输出波形402c(在图5中显示为“Ch3”)和在输出通道312d处的输出波形402d(在图5中显示为“Ch4”)之间的关系。
利用包括光束分路器310a-d(例如，50:502x2分路器)的光束分路器网络310，可以直接确定在SOA 308a-d之后的光的相位，需要这些SOA 308a-d将光引导到特定的输出通道312a-312d。每个光束分路器3l0a-d可以根据等式(1)被参数化为2x2散射矩阵：
Figure BDA0003829454550000191
其中
Figure BDA0003829454550000192
整个网络可以被按比例放大。例如，图3中的相干信号发生器(例如，4x4网络)可以被参数化为两层4x4散射矩阵，每个矩阵由2x2子矩阵组成，2x2子矩阵描述每层中的2x2分路器。图3所示的4x4网络的最终矩阵可以基于等式(2)：
Figure BDA0003829454550000193
然后可以根据等式(3)对该散射矩阵求逆以找到导致被引导到单个输出通道312a-d的所有功率的输入场的相位：
Figure BDA0003829454550000194
如果
Figure BDA0003829454550000195
被期望表示在最上面的输出通道(例如，输出通道112a)之中提供的一个单独通道的光的4倍，则在一些实施方式中，在输入通道上的相位是
Figure BDA0003829454550000196
或[0度，90度，180度，90度]，如图6所示。
图6是描绘根据一些实施方式的图3中的相干信号发生器架构当被配置为将所有光引导到输出通道上时的示例环境的框图。假设从对光束分路器网络310的输入到所有输出通道312a-d的所有路径具有相同长度，环境600示出用于将所有光引导到输出通道312a上的幅度和相位。相位是相对的，因此所有相位的相同的量的任何旋转导致所有光保留在同一输出通道中。
如图6所示，移相器306a被配置为0度，移相器306b被配置为90度，移相器306c被配置为180度，移相器306d被配置为90度，抽头309a处的放大的信号为l00mW，抽头309b处的放大的信号为l00mW，抽头309c处的放大的信号为l00mW，并且抽头309d处的放大的信号为l00mW。在这些条件下，相干信号发生器在输出通道312a处产生400mW波形(100mW+100mW+100mW+100mW＝400mW)，并且在输出通道312b、312c、312d处产生0mW波形。
图7是描绘根据一些实施方式的图3中的相干信号发生器架构当被配置为将所有光引导到输出通道上时的示例环境的框图。环境700示出了用于将所有光引导到输出通道312b上的幅度和相位，假设从对光束分路器网络310的输入到所有输出通道312a-d的所有路径具有相同的长度。相位是相对的，因此所有相位的相同的量的任何旋转导致所有光保留在同一输出通道中。
如图7所示，移相器306a被配置为90度，移相器306b被配置为0度，移相器306c被配置为90度，移相器306d被配置为180度，抽头309a处的放大的信号为l00mW，抽头309b处的放大的信号为l00mW，抽头309c处的放大的信号为l00mW，抽头309d处的放大的信号为l00mW。在这些条件下，相干信号发生器在输出通道312b处产生400mW波形(100mW+100mW+100mW+100mW＝400mW)，并且在输出通道112a、112c、112d处产生0mW。
图8是描绘根据一些实施方式的图3中的相干信号发生器架构当被配置为将所有光引导到输出通道上时的示例环境的框图。假设从对光束分路器网络310的输入到所有输出通道312a-d的所有路径具有相同长度，环境800示出用于将所有光引导到输出通道312c上的幅度和相位。相位是相对的，因此所有相位的相同的量的任何旋转导致所有光保留在同一输出通道中。
如图8所示，移相器306a被配置为180度，移相器306b被配置为90度，移相器306c被配置为0度，移相器306d被配置为90度，抽头309a处的放大的信号为l00mW，抽头309b处的放大的信号为l00mW，抽头309c处的放大的信号为l00mW，并且抽头309d处的放大的信号为l00mW。在这些条件下，相干信号发生器在输出通道312c处产生400mW波形(100mW+100mW+100mW+100mW＝400mW)，并且在输出通道312a、312b、312d处产生0mW波形。
图9是描绘根据一些实施方式的图3中的相干信号发生器架构当被配置为将所有光引导到输出通道上时的示例环境的框图。环境900示出用于将所有光引导到输出通道312d上的幅度和相位，假设从对光束分路器网络310的输入到所有输出通道312a-d的所有路径具有相同的长度。相位是相对的，因此所有相位的相同的量的任何旋转导致所有光保留在同一输出通道中。
如图9所示，移相器306a被配置为90度，移相器306b被配置为180度，移相器306c被配置为90度，移相器306d被配置为0度，抽头309a处的放大的信号为l00mW，抽头309b处的放大的信号为l00mW，抽头309c处的放大的信号为l00mW，抽头309d处的放大的信号为l00mW。在这些条件下，相干信号发生器在输出通道312d处产生400mW波形(100mW+100mW+100mW+100mW＝400mW)，并且在输出通道312a、312b、312c处产生0mW波形。
图10是描绘根据一些实施方式的用于利用多输出进行相干信号组合以用于准连续波LIDAR操作的相干信号发生器架构的示例环境的框图。环境1000包括用于提供光信号的激光源202。环境1000包括调制器204，其用于使用连续波(CW)调制或准CW调制来调制光信号的相位和/或频率以生成调制信号。
环境1000包括移相器网络，其用于调整调制信号的相位并将调制信号提供给放大器1008。移相器1006包含移相器1006a、移相器1006b、移相器1006c、移相器1006d、移相器1006e、移相器1006f、移相器1006g和移相器1006h；统称为“移相器1006a-h”。
放大器1008包括子放大器，诸如SOA 1008a、SOA 1008b、SOA 1008c、SOA 1008d、SOA 1008e、SOA 1008f、SOA 1008g和SOA 1008h；统称为“SOA 1008a-h”。每个子放大器产生放大的信号。
环境1000包括光束分路器网络1010，其通过基于相长干涉和相消干涉原理组合放大的信号中的一些或所有来产生输出波形。光束分路器网络1010包括光束分路器1010a(在图10中示出为“50/501010a”)、光束分路器1010b(在图10中示出为“50/50 1010b”)、光束分路器1010c(在图10中示出为“50/50 1010c”)、光束分路器1010d(在图10中示出为“50/501010d”)、光束分路器1010e(在图10中显示为“50/50 1010e”)、光束分路器1010f(在图10中示出为“50/50 1010f”)、光束分路器1010g(在图10中示出为“50/50 1010g”)、光束分路器1010h(在图10中示出为“50/50 1010h”)、光束分路器1010i(在图10中示出为“50/501010i”)、光束分路器1010j(在图10中示出为“50/50 1010j”)、光束分路器1010k(在图10中示出为“50/50 1010k”)、光束分路器1010l(在图10中示出为“50/50 1010l”)和光束分路器1010m(在图10中示出为“50/50 1010m”)；统称为“光束分路器1010a-m”。
环境1000包括输出通道1012a、输出通道1012b、输出通道1012c、输出通道1012d、输出通道10l2e、输出通道10l2f、输出通道1012g和输出通道1012h；统称为“输出通道1012a-h”。虽然图10仅示出了选定数量的部件(例如，激光源202、调制器204、移相器1006a-h、SOA1008a-h和光束分路器1010a-m)和输出通道1012a-h，但是本领域技术人员将理解，环境1000可以包括以任何布置互连以促进用于准连续波LIDAR操作的相干信号组合的任何数量的部件和/或输出通道(以任何组合)。
提供前面的描述以使本领域的任何技术人员能够实践本文中描述的各个方面。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且本文中定义的一般原理可以被应用于其他方面。因此，权利要求不旨在限于本文中所示的方面，而是要符合与语言权利要求一致的全部范围，其中，对于单数形式的元件的引用不旨在意味着“一个且只有一个”，除非特别如此明确说明，而是表示“一个或多个”。除非另有明确说明，否则术语“一些”是指一个或多个。本领域普通技术人员已知或以后将知道的贯穿先前描述而描述的各个方面的元件的所有结构和功能等效物通过引用被明确地并入本文中并且旨在由权利要求涵盖。此外，本文中所公开的任何内容均不旨在献给公众，无论这种公开内容是否在权利要求中被明确记载。除非使用短语“用于…的装置”明确引用了权利要求要素，否则该权利要求要素不被解释为装置加功能。
应当理解，所公开的过程中块的特定顺序或层次结构是说明性手段的示例。基于设计偏好，理解可以重新排列过程中块的特定顺序或层次结构，同时保持在先前描述的范围内。所附方法权利要求以样本顺序呈现各种块的元素，并不意味着限于呈现的特定顺序或层次结构。
提供所公开的实施方式的先前描述以使本领域的任何技术人员能够制作或使用所公开的主题。对这些实施方式的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且本文中定义的一般原理可以被应用于其他实施方式而不背离先前描述的精神或范围。因此，先前的描述不旨在限于本文中所示的实施方式，而是要被赋予与本文中公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。
仅作为示例提供所图示和描述的各种示例以说明权利要求的各种特征。然而，关于任何给定示例示出和描述的特征不必然限于相关联的示例并且可以与示出和描述的其他示例一起使用或组合。此外，权利要求不旨在由任何一个示例限制。
前述方法描述和过程流程图仅作为说明性示例被提供，并不旨在要求或暗示必须以呈现的顺序执行各种示例的块。如本领域技术人员将理解的，可以以任何顺序执行前述示例中的块的顺序。诸如“此后”、“然后”、“接下来”等的词并不旨在限制块的顺序；这些词只是用来贯穿方法的描述引导读者。此外，对于例如使用冠词“一”、“一个”或“该”的单数形式的权利要求要素的任何引用不应被解释为将要素限制为单数形式。
结合本文中公开的示例描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法块可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，各种说明性部件、块、模块、电路和块已在上面在它们的功能方面被总体描述。这种功能是作为硬件还是软件被实现取决于特定应用和施加在整个系统上的设计约束。熟练的技术人员可以针对每个特定应用以不同的方式实现所描述的功能，但是这样的实施方式决策不应被解释为导致背离本公开的范围。
可以利用被设计执行本文中描述的功能的通用处理器、DSP、ASIC、FPGA或其他可编程的逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件或其任何组合来实现或执行用于实现结合本文中公开的示例描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件。通用处理器可以是微处理器，但替代地，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心相结合的一个或多个微处理器或任何其他这样的配置。替代地，一些块或方法可以由特定于给定功能的电路执行。
在一些示例性示例中，所描述的功能可以以硬件、软件、固件或其任何组合实现。如果以软件实现，则这些功能可以作为一个或多个指令或代码被存储在非临时性计算机可读存储介质或非临时性处理器可读存储介质上。本文中公开的方法或算法的块可以被体现在处理器可执行软件模块中，该软件模块可以驻留在非暂时性计算机可读或处理器可读存储介质上。非暂时性计算机可读或处理器可读存储介质可以是可由计算机或处理器访问的任何存储介质。作为示例而非限制，这种非暂时性计算机可读或处理器可读存储介质可包括RAM、ROM、EEPROM、闪存、CD-ROM或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储设备，或可以被用于以指令或数据结构的形式存储期望的程序代码并且可以由计算机访问的任何其他介质。如本文中所使用的，光盘和磁盘包括致密盘(CD)、激光盘、光盘、数字通用盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常以磁方式再现数据，而光盘使用激光以光学方式再现数据。以上的组合也被包括在非暂时性计算机可读和处理器可读介质的范围内。另外，方法或算法的操作可以作为代码和/或指令的一个或任何组合或集合驻留在非暂时处理器可读存储介质和/或计算机可读存储介质上，其可以被并入计算机中程序产品内。
提供所公开示例的前述描述以使本领域的任何技术人员能够制作或使用本公开。对这些示例的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且本文中定义的一般原理可以被应用于一些示例而不背离本公开的精神或范围。因此，本公开不旨在限于本文中所示的示例，而是要符合与所附权利要求以及本文中公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。
尽管阐述宽泛范围的数值范围和参数是近似值，但尽可能精确地报告在具体的非限制性示例中阐述的数值。然而，任何数值都固有地包含某些误差，这些误差必然是由于在撰写本文中时在它们各自的测试测量中发现的标准偏差产生的。此外，除非从上下文中另有明确说明，否则本文中呈现的数值具有由最低有效数字给出的隐含精度。因此，值1.1意味着从1.05到1.15的值。术语“约”被用于表示以给定值为中心的较宽范围，并且除非上下文另有明确说明，否则意味着最低有效数字周围的较宽范围，诸如“约1.1”意味着从1.0到1.2的范围。如果最低有效数字不清楚，则术语“约”意味着两倍的系数，例如，“约X”意味着从0.5X到2X范围内的值，例如，约100意味着在从50至200的范围中的值。此外，本文中公开的所有范围应理解为涵盖其中包含的任何和所有子范围。例如，仅正参数的“小于10”的范围能够包括在(并包括)零的最小值和10的最大值之间的任何和所有子范围，即，具有等于或大于0的最小值和等于或小于10(例如1到4)的最大值的任何和所有子范围。
下面在一个或多个高分辨率多普勒LIDAR系统的场境中描述本公开的一些实施方式，这些系统被安装在个人汽车的区域(例如，前、后、侧、顶部和/或底部)上；但是，实施方式不限于该场境。在其他实施方式中，使用一个或多个相同类型或其他高分辨率LIDAR的系统，不论它们具有或不具有多普勒部件，具有重叠或非重叠视场或者一个或多个这种系统安装在更小或更大的陆地、海上或空中交通工具上，不论是有人驾驶或自动驾驶。在其他实施方式中，扫描高分辨率LIDAR被安装在陆地或海上的临时或永久固定位置。

Claims (19)

1.一种用于光检测和测距操作的信号处理系统，包括：
放大器，所述放大器被配置为：
接收分别与多个相位相关联的多个光信号，以及
使用所述多个光信号生成多个放大的光信号；以及
耦合到所述放大器的分路器，
其中，所述分路器被配置为：
接收所述多个放大的光信号，以及
根据所述多个相位组合所述多个放大的光信号以跨多个输出生成光信号，
跨所述多个输出的所述光信号的幅度对应于所述多个放大的光信号的组合幅度，并且
所述多个放大的光信号的数量大于或等于四。
2.根据权利要求1所述的信号处理系统，其中，所述多个相位中的第一相位不同于所述多个相位中的第二相位。
3.根据权利要求1所述的信号处理系统，其中，所述多个放大的光信号分别与共同的幅度相关联。
4.根据权利要求1所述的信号处理系统，其中，所述放大器包括多个子放大器，所述子放大器分别被配置为：
接收所述多个光信号中的相应一个。
5.根据权利要求4所述的信号处理系统，其中，所述分路器包括分别耦合到所述多个子放大器中的相应一个的多个光束分路器，其中，所述多个光束分路器分别被配置为：
接收所述多个放大的光信号中的相应一个。
6.根据权利要求4所述的信号处理系统，其中，所述多个输出的计数对应于所述多个子放大器的计数。
7.根据权利要求1所述的信号处理系统，其中，所述多个光信号分别对应于准连续波信号，其中，所述分路器还被配置为：
使用所述多个放大的光信号在所述多个输出的一个输出处生成组合光信号。
8.根据权利要求7所述的信号处理系统，其中，所述分路器还被配置为：
组合异相信号的第一集合以生成第一信号；
组合异相信号的第二集合以生成第二信号；以及
将所述第一信号与所述第二信号组合以生成所述组合光信号。
9.根据权利要求7所述的信号处理系统，其中，所述分路器还被配置为：
响应于在所述多个输出的所述一个输出处生成组合信号，从所述多个输出的其他输出中去除多个信号。
10.一种光检测和测距系统，包括：
信号处理系统，包括：
移相器，所述移相器被配置为：
接收多个光信号；
生成分别与多个相位相关联的多个移相的光信号；
放大器，被配置为：
接收所述多个移相的光信号，以及
使用所述多个移相的光信号生成多个放大光信号；以及耦合到所述放大器的分路器，
其中，所述分路器被配置为：
接收所述多个放大的光信号，以及
根据所述多个相位组合所述多个放大的光信号以跨多个输出生成光信号，
跨所述多个输出的所述光信号的幅度对应于所述多个放大的光信号的组合幅度，并且
所述多个放大的光信号的数量大于或等于四。
11.根据权利要求10所述的光检测和测距系统，其中，所述多个相位中的第一相位不同于所述多个相位中的第二相位。
12.根据权利要求10所述的光检测和测距系统，其中，所述多个放大的光信号分别与共同的幅度相关联。
13.根据权利要求10所述的光检测和测距系统，其中，所述放大器包括多个子放大器，所述子放大器分别被配置为：
接收所述多个移相的光信号中的相应一个。
14.根据权利要求13所述的光检测和测距系统，其中，所述分路器包括分别耦合到所述多个子放大器中的相应一个的多个光束分路器，其中，所述多个光束分路器分别被配置为：
接收所述多个放大的光信号中的相应一个。
15.根据权利要求13所述的光检测和测距系统，其中，所述多个输出的计数对应于所述多个子放大器的计数。
16.根据权利要求10所述的光检测和测距系统，其中，所述分路器还被配置为：
使用所述多个放大的光信号在所述多个输出的一个输出处生成组合光信号。
17.根据权利要求16所述的光检测和测距系统，其中，所述分路器还被配置为：
组合异相信号的第一集合以生成第一信号；
组合异相信号的第二集合以生成第二信号；以及
将所述第一信号与所述第二信号组合以生成所述组合光信号。
18.根据权利要求16所述的光检测和测距系统，其中，所述分路器还被配置为：
响应于在所述多个输出的所述一个输出处生成所述组合光信号，从所述多个输出的其他输出中去除多个信号。
19.一种自动驾驶车辆控制系统，包括：
用于光检测和测距系统的信号处理系统，包括：
移相器，所述移相器被配置为：
接收多个光信号；
生成分别与多个相位相关联的多个移相的光信号；
放大器，被配置为：
接收所述多个移相的光信号，以及
使用所述多个移相的光信号生成多个放大光信号；以及耦合到所述放大器的分路器，其中，
所述分路器被配置为：
接收所述多个放大的光信号，以及
根据所述多个相位组合所述多个放大的光信号以跨多个输出生成光信号，
跨所述多个输出的所述光信号的幅度对应于所述多个放大的光信号的组合幅度，并且
所述多个放大的光信号的数量大于或等于四；以及
一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为使用所述光信号控制自动驾驶车辆的操作。
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