CN116087913B - 光芯片、激光雷达、自动驾驶系统及可移动设备 - Google Patents

光芯片、激光雷达、自动驾驶系统及可移动设备 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种光芯片、激光雷达、自动驾驶系统及可移动设备，光芯片包括包括包层、发射波导模块及接收波导模块，发射波导模块与接收波导模块相对设置；发射波导模块及接收波导模块被配置为可使发射波导模块接收的回波光耦合进入接收波导模块。本申请不仅接收波导模块可以接收回波光，以向下游的光电探测模块进行传输；发射波导模块也可以接收回波光，并将接收的回波光耦合进入接收波导模块，以向下游的光电探测模块进行传输。故本申请实施例可以提升回波光的接收效率，缩小激光雷达的视场盲区。

Description

光芯片、激光雷达、自动驾驶系统及可移动设备
技术领域
本申请涉及激光探测技术领域，尤其涉及一种光芯片、激光雷达、自动驾驶系统及可移动设备。
背景技术
激光雷达是以发射激光光束来探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是先向目标发射探测光，然后将接收到的从目标反射回来的回波光与本振光进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，例如、目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。
其中，调频连续波(Frequency ModulatedContinuous Wave，FMCW)激光雷达将调频连续波测距与激光探测技术相结合，具有测距范围大、距离分辨率高、可进行多普勒测速等优点。近些年来，小体积高集成度一直是FMCW激光雷达的发展趋势，同时飞速发展的集成光子技术也为调频连续波激光雷达注入了新的活力。
相关技术的FMCW激光雷达通常采用扫描器件（例如，振镜+转镜等）保证较高的光束质量和较远的发射距离，由于激光雷达运行时，扫描器件会发生运动，如此，会造成探测光和回波光在经过扫描器件前后的传输路径不再一致，回波光产生了偏移，即，产生走离效应（walk-off效应），影响激光雷达的探测性能。
发明内容
有些相关技术采用光芯片实现光信号的发射与接收，例如采用布置于光芯片的发射波导模块向扫描器件发射探测光，采用布置于光芯片的接收波导模块接收回波光，接收波导模块可以是一根接收波导；也可以是多根接收波导，从而增大接收波导模块可以收光的区域。接收波导模块与发射波导模块之间具有间距，当目标物体距离激光雷达较近时，回波光可能落在发射波导模块，进而导致接收波导模块不能够接收到回波光，从而造成激光雷达存在一定的近距探测盲区。
本申请实施例提供了一种光芯片、激光雷达、自动驾驶系统及可移动设备，以改善当前激光雷达存在一定的近距探测盲区的现状。
第一方面，本申请实施例提供了一种光芯片，包括：
包层；
发射波导模块，嵌设于所述包层，并沿第一方向延伸，所述发射波导模块用于传输探测光并向所述光芯片外输出，所述第一方向为与所述光芯片的厚度方向垂直的方向；以及
接收波导模块，嵌设于所述包层，用于接收所述探测光经目标物体反射回的回波光，所述发射波导模块出射所述探测光的一端与所述接收波导模块接收所述回波光的一端位于所述光芯片的同一端，沿所述厚度方向观察，所述发射波导模块与所述接收波导模块之间沿第二方向相对设置，所述第二方向为与所述厚度方向及所述第一方向均垂直的方向；
所述发射波导模块及所述接收波导模块被配置为可使所述发射波导模块传输的光信号耦合进入所述接收波导模块。
第二方面，本申请实施例提供了一种激光雷达，包括上述的光芯片。
第三方面，本申请实施例提供了一种自动驾驶系统，包括上述的激光雷达。
第四方面，本申请实施例提供了一种可移动设备，包括上述的激光雷达；或者，上述的自动驾驶系统。
本申请的光芯片、激光雷达、自动驾驶系统及可移动设备，发射波导模块与接收波导模块被配置为可以使发射波导模块传输的光信号耦合进入接收波导模块，如此，不仅接收波导模块可以接收回波光，以向下游的光电探测模块进行传输；发射波导模块也可以接收回波光，并将接收的回波光耦合进入接收波导模块，以向下游的光电探测模块进行传输。故本申请实施例可以提升回波光的接收效率，缩小激光雷达的视场盲区。另外，由于发射波导模块与接收波导模块侧面之间的间距一般小于或大致等于回波光的模场尺寸，当回波光斑位于发射波导模块与接收波导模块之间时，其至少落在两者中的一个之上，因此上述设置有利于彻底消除激光雷达的近距探测盲区。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的可移动设备的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的可移动设备的结构示意框图；
图3是本申请实施例提供的光芯片的透视结构示意图；
图4是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第一种结构示意图；
图5是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第二种结构示意图；
图6是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第三种结构示意图；
图7是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第四种结构示意图；
图8是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第五种结构示意图；
图9是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第六种结构示意图；
图10是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第七种结构示意图；
图11是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第八种结构示意图；
图12是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第九种结构示意图；
图13是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第十种结构示意图；
图14是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第十一种结构示意图；
图15是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第十二种结构示意图；
图16是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第十三种结构示意图；
图17是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第十四种结构示意图；
图18是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第十五种结构示意图；
图19是图18示出的光芯片于0-250m范围内的目标物体探测时，接收波导模块的各个输出端口输出到后端的回波光的光功率的曲线示意图；
图20是图18示出的光芯片未设置第二耦合区域且于0-250m范围内的目标物体探测时，接收波导模块的各个输出端口输出到后端的回波光的光功率的曲线示意图；
图21是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第十六种结构示意图；
图22是本申请实施例提供的光芯片中接收波导模块的输入接收波导与合束器的结构示意图；
图23是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第十七种结构示意图；
图24A是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第十八种结构示意图；
图24B是本申请实施例提供的光芯片中发射波导模块及接收波导模块的第十九种结构示意图；
图25是图24A示出光芯片中发射波导模块的结构示意图；
图26是图25示出的发射波导模块在用于传输探测光时的光场传播示意图的灰度图；
图27是图26示出的发射波导模块在用于传输探测光时的模式演化示意图的灰度图；
图28是相关技术中采用单发射波导在单输入单输出时的光束传输示意图；
图29是采用本实施例中的发射波导模块在单输入多输出时的光束传输示意图；
图30是图28示出的相关技术中的单发射波导对应的出射光束所落在目标物体的远场光斑的灰度图；
图31是图29示出的本实施例的发射波导模块对应的出射光束所落在目标物体的远场光斑的灰度图；
图32是本申请其中另一些实施例提供的光芯片中发射波导模块的透视结构示意图；
图33是图32示出的光芯片中发射波导模块的结构示意图；
图34是本申请实施例提供的激光雷达的一种架构示意图；
图35是本申请实施例提供的激光雷达的另一种架构示意图。
附图标记说明：1、可移动设备；2、自动驾驶系统；3、激光雷达；4、光芯片；41、发射波导模块；411、第一耦合区域；412、第一发射波导；412m、入射端；412n、出射端；4121、第一输入部；4121p、第一部分；4121q、第二部分；4122、第一耦合部；4123、第一输出部；4124、第一传输部；4125、第三耦合部；413、第二发射波导；4131、第二耦合部；4132、第二输出部；4133、第二传输部；4134、第四耦合部；42、衬底层；43、包层；44、接收波导模块；441、第二耦合区域；4411、第一子部；4412、第二子部；4413、第三子部；442、接收波导；4421、第一端部；4422、第二端部；4423、第一接收波导；4424、第二接收波导；4427、第一连接部；4428、第三端部；4429、第二连接部；4420、第四端部；443、合束器；4431、第一合束器；4432、第二合束器；4433、第三合束器；444、第一传输波导；45、相位补偿器；c、第一界面；d、第二界面；e、第三界面；f、第四界面；s、第五界面；t、第六界面；6、扫描器件；71、第一耦合器；72、第二耦合器；73、分路器；74、混频器；75、平衡光电探测器；x、第一方向；y、第二方向；z、厚度方向；412’、第一发射波导。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
请参阅图1和图2，本申请实施例提供了一种可移动设备1，可移动设备1包括激光雷达3；或，可移动设备1包括自动驾驶系统2。其中，可移动设备1可以为汽车、无人机、机器人等任意地包括有激光雷达3或自动驾驶系统2的设备。其中，在可移动设备1包括自动驾驶系统2时，自动驾驶系统2包括激光雷达3。
其中，激光雷达3可以为调频连续波（Frequency ModulatedContinuous Wave，简称FMCW）激光雷达等，对此不作限定。FMCW激光雷达可广泛应用于智能网联汽车、车路协同、智能机器人等场景。
具体地，参阅图3，激光雷达3包括光芯片4，该光芯片4用于接收激光雷达3内光源模块（图中未示出）生成的探测光，并向光芯片4之外输出该探测光，以对探测区域内的目标物体进行探测。此外，该光芯片4还可以用于接收探测光经目标物体反射回来的回波光；然后，对回波光与本振光比较并输出对应的电信号；之后，由激光雷达3内的信号处理单元对电信号进行适当处理，形成点云图；接下来，进一步通过对点云图进行处理，便可获得目标物体的距离、方位、高度、速度、姿态和形状等参数，从而实现激光探测功能，并可应用于汽车、机器人、物流车、巡检车等产品的导航规避、障碍物识别、测距、测速、自动驾驶等场景。
根据实际需求，激光雷达3除了用于激光探测技术领域，也可用于其他应用场景，比如零件直径检测、表面粗糙度检测、应变检测、位移检测、振动检测、速度检测、距离检测、加速度检测以及物体的形状检测等技术领域。
对于上述光芯片4，请参阅图3，其示出了本申请其中一实施例提供的光芯片4的示意图，光芯片4包括包层43、发射波导模块41以及接收波导模块44。包层43构成光芯片4的主体结构之一，亦是发射波导模块41、接收波导模块44所依附的结构；包层43可以由二氧化硅和/或氮氧化硅等材料制成。
发射波导模块41用于传输激光雷达3内光源模块生成的探测光并向光芯片4外输出，以对目标物体进行探测。发射波导模块41嵌设于包层43中，并沿图示第一方向x延伸，该发射波导模块41的折射率大于包层43的折射率；由此，发射波导模块41与包层43共同构成供光稳定传输的结构，即是光可以沿着发射波导模块41传输，而不容易经由包层43溢出至光芯片4之外。例如，当包层43由二氧化硅制成时，发射波导模块41可以由折射率更大的氮化硅制成，当然也可以由其他折射率大于包层43的材料，如硅制成。值得说明的是，本申请中所述的“第一方向”意为发射波导模块41的延伸方向，其与光芯片4的厚度方向z垂直。其中，光芯片4的厚度方向与包层43的厚度方向相同。
接收波导模块44用于接收探测光由目标物体反射形成的回波光，并向光电探测模块传输。接收波导模块44嵌设于包层43中，该接收波导模块44的折射率大于包层43的折射率；由此，接收波导模块44与包层43共同构成供光稳定传输的结构，即是光可以沿着接收波导模块44传输，而不容易经由包层43溢出至光芯片4之外。例如，当包层43由二氧化硅制成时，接收波导模块44可以由折射率更大的硅制成，当然也可以由其他折射率大于包层43的材料，如氮化硅制成。
光芯片4还可以包括衬底层42，包层43沉积或生长于衬底层42之上，其中，衬底层42是用于铺设包层43的基材；本实施例中，其由硅制成，可以理解的是，在本申请的其他实施例中，衬底层42亦可以其他合适材料制成，如氮氧化硅等，衬底层42的材料一般与包层43不同。值得一提的是，衬底层42旨在在光芯片4的制造过程中，对包层43起承托的作用；在某些情况下，衬底层42是可以省略的。
本申请实施例的发射波导模块41与接收波导模块44均嵌设于包层43中，构成收发一体单元，两者之间的距离较小，可以共用透镜模块/扫描器件，且无需双折射晶体或环形器等光学元件，可以大大简化系统架构。在一些实施例中，发射波导模块41与接收波导模块44之间的间距小于20微米。
接下来，再对发射波导模块41及接收波导模块44作详细说明。
请继续参阅图3，发射波导模块41沿图示第一方向x延伸，其中，本申请中所述的“第一方向”意为发射波导模块41的延伸方向，其与光芯片4的厚度方向z垂直。沿上述厚度方向z观察，接收波导模块44与发射波导模块41之间沿图示第二方向y相对设置，发射波导模块41出射探测光的一端（图3所示左端）与接收波导模块44接收回波光的一端（图3所示左端）位于光芯片4的同一端；即是，光芯片4配置为在同一端进行探测光的发射与回波光的接收。发射波导模块41及接收波导模块44被配置为可使发射波导模块41接收的回波光耦合进入接收波导模块44。其中，本申请文件中所述的“第二方向”意为，同时垂直于上述厚度方向z以及第一方向x的方向，即第二方向、第一方向与厚度方向之中的任意两个相互垂直。
由于激光雷达3包括扫描器件，该扫描器件可相对于激光雷达3的壳体或光芯片4转动。该扫描器件沿探测光的传输方向位于发射波导模块41的下游，以接收经由发射波导模块41出射的探测光，并向激光雷达3之外出射，从而在激光雷达3之外形成一个探测视场，以探测该探测视场内目标物体。其中，扫描器件可以在竖直方向和/或水平方向进行扫描。扫描器件可以为MEMS振镜或转镜等任意的可改变光线传播路径的器件，对此不作限定。
在激光雷达3运行过程中，扫描器件会产生运动（例如，转动等）使得探测光和回波光在经过扫描器件前后的传输路径不再一致，回波光可能不会再进入发射波导模块41，而相对发射波导模块41产生了偏移，即，产生上述walk-off效应。walk-off效应会导致回波光的聚焦光斑沿着第二方向y偏移，回波光的偏移量（dy）与目标物体的距离(S)近似成正比，如此，远距离目标物体的回波光的偏移量相对较大，近距离目标物体的回波光的偏移量相对较小。其中，当回波光落在接收波导模块44时，则接收波导模块44可以将回波光接收进来并向下游传输。由于发射波导模块41与接收波导模块44之间存在间距，因此当目标物体距离激光雷达3的距离较近时，回波光的光斑可能落在发射波导模块41，或者发射波导模块41与接收波导模块44之间的间隙，从而不被接收波导模块44接收，或者接收波导模块44接收的回波光功率极小，并造成激光雷达3具有近距探测盲区。
本申请实施例中，发射波导模块41与接收波导模块44被配置为可以使发射波导模块41传输的光信号耦合进入接收波导模块44。如此，不仅接收波导模块44可以接收回波光，以向下游的光电探测模块进行传输；发射波导模块41也可以接收回波光，并将接收的回波光耦合进入接收波导模块44，以向下游的光电探测模块进行传输。故本申请实施例可以提升回波光的接收效率，缩小激光雷达3的视场盲区。另外，由于发射波导模块41与接收波导模块44之间的间距一般小于或大致等于回波光的模场尺寸的两倍，当回波光斑位于发射波导模块41与接收波导模块44之间时，其至少落在两者中的一个之上，因此上述设置有利于彻底消除激光雷达3的近距探测盲区；其中，发射波导模块41与接收波导模块44之间的间距意为，发射波导模块中最靠近接收波导模块的波导的中心，与，接收波导模块中最靠近发射波导模块的波导的中心，之间的间距。
本实施例中，请参阅图4，图4示出了本申请其中一实施例提供的发射波导模块41及接收波导模块44的示意图，发射波导模块41具有第一耦合区域411，接收波导模块44具有第二耦合区域441，沿厚度方向z观察，第一耦合区域411与第二耦合区域441沿第二方向y相对设置；该第二耦合区域441相对于接收波导模块44中位于第二耦合区域441上游的相邻部位朝靠近发射波导模块41的方向弯曲，以使第一耦合区域411与第二耦合区域441被配置为可使发射波导模块41传输的光信号耦合进入。需要说明的是，本申请实施例中的上游和下游以同一光信号的传输方向为参照进行界定，同一光信号先传输经过的部件，相较于其后传输经过的部件而言，位于上游。例如，接收波导模块44中位于第二耦合区域441上游的相邻部位是指，同一回波光在经过接收波导模块44时，在经过第二耦合区域441之前经过的部位。
接下来，对接收波导模块44的具体结构作详细说明。
本实施例中，上述接收波导模块44包括至少两接收波导442。该接收波导442包括相对设置的第一端部4421与第二端部4422；其中，第一端部4421用于接收回波光，以使回波光进入接收波导模块44，第二端部4422则用于供回波光向下游的介质传输。各接收波导442之间沿上述第二方向y间隔设置。为便于说明，以下将接收波导模块44中与发射波导模块41相邻的接收波导442定义为第一接收波导4423，其余的接收波导定义为第二接收波导4424。本实施例中，第一接收波导4423设有上述第二耦合区域441，该第二耦合区域441相对于上游的部分朝靠近发射波导模块41的方向弯曲；相应地，发射波导模块41则具有与该第二耦合区域441相对设置的第一耦合区域411。如上文所述，该第一耦合区域411与第二耦合区域441被配置为可使发射波导模块41传输的光进入第一接收波导4423，从而使近距离的目标物体所反射的回波光在经由发射波导模块41接收之后，再经由第一耦合区域411与第二耦合区域441进入第一接收波导4423。
其中，本申请不对第二耦合区域441的延伸形状作具体限定；例如，该第二耦合区域441可以整体呈曲线状延伸，或者该第二耦合区域441也可以是包括曲线状延伸的部分与直线状延伸的部分。其中，曲线可以包括一弧线，曲线也可以包括依次连接的至少两弧线，相邻两弧线的曲率半径不同。其中，直线可以与第二方向y平行也可以与第二方向y相交，对此不作限定。
为降低光损耗，第二耦合区域441与第一接收波导4423的其它部之间可以平滑过渡连接；若第二耦合区域441的延伸形状包括依次连接的至少两弧线，相邻两弧线之间可以平滑过渡连接，若第二耦合区域441的延伸形状包括依次连接的直线与弧线，直线与弧线之间可以平滑过渡连接。
若发射波导模块41与接收波导模块44之间经第二耦合区域441耦合，可以通过改变第二耦合区域441的形状，以及第二耦合区域441与发射波导模块41之间的相对位置关系等方式来实现发射波导模块41与接收波导模块44的耦合比例的调整。例如，可以改变第二耦合区域441与第一耦合区域411之间的间距、第二耦合区域441沿第一方向x的延伸长度等等，来实现耦合比例的调整。其中，第二耦合区域441与第一耦合区域411之间的间距可以为：沿第二方向y，第二耦合区域441与第一耦合区域411之间的最小间距。
举例来说，若第二耦合区域441包括依次连接的第一子部4411、第二子部4412及第三子部4413，第二子部4412位于第一子部4411靠近第一耦合区域411的一侧，第二子部4412位于第三子部4413靠近第一耦合区域411的一侧，第二子部4412的延伸方向大致与第一发射波导模块41的延伸方向一致，即，第二子部4412大致沿第一方向x延伸，则第二耦合区域441与第一耦合区域411之间的间距可以为：第二子部4412与第一耦合区域411之间的间距。
其中，第一子部4411与第二子部4412之间可以平滑过渡连接，第一子部4411与第一接收波导4423的其它部之间可以平滑过渡连接，第三子部4413与第二子部4412之间可以平滑过渡连接，第三子部4413与第一接收波导4423的其它部之间可以平滑过渡连接。第一子部4411可以整体呈曲线状延伸，或者包括曲线状延伸的部分与直线状延伸的部分，第二子部4412可以整体呈曲线状延伸，或者包括曲线状延伸的部分与直线状延伸的部分。
多接收波导442的设置有利于增大接收波导模块44沿第二方向y上可以收光的区域面积，即是有利于提升激光雷达3整体的探测距离。本实施例中，接收波导模块44包括至少三个接收波导442，其中一个为上述第一接收波导4423，余下的为两个以上第二接收波导4424，各接收波导442之间沿上述第二方向y依次排列。一般地，每个接收波导442的下游需要单独连接一个光电探测模块，以对接收波导442输出的回波光以及激光雷达3内部传输的本振光进行探测；而每一路光电探测模块也需要连接一路信号处理模块，以对光电探测模块转换的电信号进行处理。如此，当接收波导442数量变多的同时，光电探测模块与信号处理模块均随之增多，进而使得激光雷达3的器件成本明显提升。
为克服上述不足，本实施例中接收波导模块44还包括至少一个合束器443，该合束器443包括两输入端与一输出端，其输入端用于与接收波导442的连接，以将两接收波导442进行合束。具体地，请参阅图5，该至少一个合束器443包括第一合束器4431，第一合束器4431的每一输入端与第二接收波导4424连接，即与第一接收波导4423之外的接收波导442连接，第一合束器4431的输出端连接有第一传输波导444。如此，与该合束器443所连接的两接收波导442接收的回波光都将经由第一传输波导444向下游的光电探测模块输出；该设置可以减少光电探测模块的数量以及上述信号处理模块的处理，从而在一定程度上降低激光雷达3的整体成本。
当接收波导442的数量较多时，请参阅图6，第一合束器4431所连接的第二接收波导4424朝向第一接收波导4423的一侧也可以设置第二接收波导4424；同理，请参阅图7，第一合束器4431所连接的第二接收波导4424背离第一接收波导4423的一侧也可以设置第二接收波导4424。第一合束器4431的数量可以是如图5至图7所示的一个，也可以如图8所示的在接收波导442的数量较多时相应设置多个。
请参阅图9，当接收波导模块44包括至少四个接收波导442时，上述至少一个合束器443还可以包括第二合束器4432。具体地，第一合束器4431与第二合束器4432依次串联设置。以至少一个合束器443包括一第二合束器为例，第一合束器4431的两输入端分别连接一第二接收波导4424，输出端连接一第一传输波导444；第二合束器4432的一输入端通过该第一传输波导444与上游的合束器443，即第一合束器4431的输出端连接，另一输入端与另一第二接收波导442连接，该第二合束器4432的输出端连接有一第一传输波导444。其中，第一合束器4431与第二合束器4432所连接的接收波导442相邻，即两合束器443所连接的三个接收波导442为依次相邻的三个接收波导442；如此，经由该三个接收波导442所接收的回波光都将经由第二合束器4432输出端的第一传输波导444向下游的光电探测模块传输，以进一步减少光电探测模块的数量。至于第二合束器4432的数量，其可以是如图9所示的一个；也可以是如图10所示的多个，具体地，该第一合束器4431与多个第二合束器4432依次串联，第二合束器的一输入端通过该第一传输波导444与上游的合束器443的输出端连接，另一输入端与另一第二接收波导442连接，该第二合束器4432的输出端连接有一第一传输波导444，相邻的两合束器443所连接的接收波导442相邻。
进一步地，考虑到离发射波导模块41越远的接收波导442所对应的探测距离也是越远，其所接收到的回波光的能量也是越低，而回波光在经过合束器443之后可能是会存在一定比例的损耗的；因此，可以使：相邻的两合束器443之间，下游的合束器443所连接的接收波导442较上游的合束器443所连接的接收波导442距离发射波导模块41更远，以减少远距离回波光经过的合束器443的数量，进而减少远距离的回波光在接收波导模块44传输的损耗，以确保最终输出的能量满足要求。另外，由于近距离的回波光能量较高，即使其经过数量较多的合束器443，其最后经由接收波导模块44输出的能量仍能满足要求。
值得一提的是，若回波光同时落在相邻两个合束器443所连接的两接收波导442上，例如图10所示最下方的两接收波导442的第一端部4421，每一接收波导442接收的回波光子信号最终到达同一合束器443进行合束时，所经过的合束器443数量是不一样的，因此相位会有所差异。而相位差不同可能导致光功率的损耗，例如，在相位差达到π时可能出现相干相消的情形，为克服这一不足，光芯片4还包括相位补偿器45，相互串联的两合束器443之间设有相位补偿器45，相位补偿器45用于补偿回波光经由上游的合束器443时发生的相位改变，消除相位差，降低光功率损耗。
应当理解，即使本实施例是以合束器443连接于第二接收波导4424为例进行说明，但本申请并不局限于此，在本申请其他的实施例中，合束器443也可以连接于第一接收波导4423。
例如，请参阅图11，接收波导模块44包括两个以上接收波导442，至少一个合束器443包括第一合束器4431。该实施例与图5所示的实施例的主要区别在于，第一合束器4431的一输入端连接于第一接收波导4423，另一输入端连接于与第一接收波导4423相邻的接收波导442，其输出端连接有一第一传输波导444。另外，由于第一合束器4431连接于第一接收波导4423，与图5所述的实施例相比，该实施例还能进一步减少接收波导模块44最终的输出端口数量，进而有利于降低激光雷达3的器件成本。其中，第一合束器4431的数量可以是一个，也可以在接收波导442的数量较多时相应设置多个。
需要说明的是，由于第一接收波导4423具有第二耦合区域441，第二耦合区域441相对于上游的部分朝靠近发射波导模块41的方向弯曲，如此，第一合束器4431所连接的第一接收波导4423和第二接收波导4424的长度可能不一样，然而，同一合束器443连接的两接收波导442的长度不一样，会使二者传输至合束器443的回波光具有相位差，为此，可以设计连接同一合束器443的多接收波导442的长度满足：各接收波导442传输至同一合束器443的相位差为探测光波长的整数倍等，以消除相位差、降低光功率损耗。可以理解的是，也可以通过相位补偿器等方式消除连接同一合束器443的多接收波导442的相位差影响，该相位补偿器可以设置于同一合束器443所连接的、未设有第二耦合区域441的接收波导442，以避免在同一接收波导442同时设置第二耦合区域441和相位补偿器造成的结构复杂的弊端；当然，消除上述相位差的方式很多，本申请对此不作限定。
又例如，请参阅图12，接收波导模块44包括三个以上接收波导442，至少一个合束器443包括第一合束器4431与第二合束器4432。该实施例与图9所示的实施例的主要区别在于，第一合束器4431的一输入端连接于第一接收波导4423，另一输入端连接于与第一接收波导4423相邻的接收波导442。另外，由于第一合束器4431连接于第一接收波导4423，与图9所示的实施例相比，该实施例还能进一步减少接收波导模块44最终的输出端口数量，进而有利于降低激光雷达3的器件成本。
还例如，请参阅图13，接收波导模块44包括两个以上接收波导442，至少一个合束器443包括第一合束器4431。该实施例与图11所示的实施例的主要区别在于，第一接收波导4423不设有上述第二耦合区域441，该第二耦合区域441设于合束器443输出端所连接的第一传输波导444。具体地，第一合束器4431的一输入端连接于第一接收波导4423，另一输入端连接于与第一接收波导4423相邻的接收波导442，第一合束器4431的输出端连接有第一传输波导444，该第一传输波导444设有上述第二耦合区域441。第二耦合区域441位于第一合束器4431下游的设置，有利于减少经由发射波导模块41耦合进入接收波导模块44的回波光所经过的合束器443的数量，以降低回波光的损耗；而光损耗较低，又可以适当的减小发射波导模块41与接收波导模块44之间的耦合效率，使得小耦合比例即可满足发射波导模块41与接收波导模块44之间的耦合需求，如此则可以保证探测光经由发射波导模块41发射时的能量较高。其中，第一合束器4431的数量可以是一个，也可以如图14所示的在接收波导442的数量较多时相应设置多个，此时，仅最靠近发射波导模块的第一合束器连接有第一接收波导与第二接收波导，其余的第一合束器则是连接有两第二接收波导。
再例如，请参阅图15，接收波导模块44包括三个以上接收波导442，至少一个合束器443包括依次串联的第一合束器4431与至少一个第二合束器4432。该实施例与图12所示的实施例的主要区别在于：第一接收波导4423不设有上述第二耦合区域441，该第二耦合区域441设于合束器443输出端所连接的第一传输波导444。具体地，第一合束器4431的一输入端连接于第一接收波导4423，另一输入端连接于与第一接收波导4423相邻的接收波导442，第一合束器4431的输出端连接有第一传输波导444。第二合束器4432的一输入端通过第一传输波导444与上游的合束器443连接，另一输入端与一接收波导442连接，第二合束器4432的输出端连接有第一传输波导444；各合束器443的输入端所连接的接收波导442不同，除第一接收波导4423之外，相邻的合束器443所连接的接收波导442之间相邻。第一合束器4431的输出端所连接的第一传输波导444设有第二耦合区域441，和/或，第二合束器4432的输出端所连接的第一传输波导444设有第二耦合区域441。第二耦合区域441位于第一合束器4431下游的设置，有利于减少经由发射波导模块41耦合进入接收波导模块44的回波光所经过的合束器443的数量，以降低回波光的损耗。
基于上述所有的实施例，在接收波导模块44包括第一合束器4431及至少两第二合束器4432时，接收波导模块44包括的第一合束器4431及至少两第二合束器4432依次串联的方向也可以不与各接收波导442的排列方向一致，例如，结合图16和图17，至少两第二合束器4432所连接的接收波导442可以沿第二方向y位于第一合束器4431所连接的接收波导442的相对的两侧；此时，第一合束器4431与各第二合束器4432的串联方向如图示先上后下，或先下后上，而非一直向下或一直向上。
基于上述所有的实施例，当接收波导442的数量比所述合束器443的数量多出至少两个时，沿上述第二方向y，最远离发射波导模块41的接收波导442未连接有合束器443，如图18所示。如此，有利于保证最远探测距离对应的回波光经由接收波导442接收后，可以无需经由合束器443，而直接传输向光电探测模块，以保证最终到达光电探测模块的回波光能量满足要求。
进一步地，若接收波导模块44包括图18示出的五接收波导442及两第一合束器4431，其中一第一合束器4431的一输入端连接第一接收波导4423，另一输入端连接与第一接收波导4423相邻的一第二接收波导4424；另一第一合束器的两输入端分别接一第二接收波导4424；沿第二方向y，最远离发射波导模块41的接收波导442未连接合束器443；两第一合束器4431中，连接第一接收波导4423的一第一合束器4431的输出端所连接的第一传输波导444具有第二耦合区域441，此时，激光雷达3于0-250m范围内的目标物体探测时，连接第一接收波导4423的第一合束器4431的输出端所连接的第一传输波导444、未连接第一接收波导4423的第一合束器4431的输出端所连接的第一传输波导444、及未连接合束器443的接收波导442，输出到后端的回波光的光功率分别如图19中的区域O1、区域O2及区域O3所示。而若图18示出的接收波导模块44不再具有第二耦合区域441，连接第一接收波导4423的第一合束器4431所连接的第一传输波导444、未连接第一接收波导4423的第一合束器4431所连接的第一传输波导444、及未连接合束器443的接收波导442，输出到后端的回波光的光功率分别如图20中的区域O1’、区域O2’及区域O3’所示，由图19及图20可以得知，本申请实施例通过在接收波导模块44上设置第二耦合区域441后，可以大幅度提升激光雷达3于近距离目标物体处接收到的回波光光功率，提升激光雷达3于近距离目标物体处的探测性能。
另外，上述至少一个合束器443也可以包括至少两个第一合束器4431及至少一个第三合束器4433。具体地，请参阅图21，第三合束器4433的两输入端分别与一第一合束器4431经第一传输波导444连接，第三合束器4433的输出端连接一第一传输波导444，此时，第一接收波导4423、第一接收波导4423连接的一第一合束器4431的输出端所连接的第一传输波导444、第三合束器4433的输出端所连接的第一传输波导444中的至少一个可以具有第二耦合区域441。连接同一第三合束器4433的两第一合束器4431所连接的接收波导442可以相邻。
各合束器的具体位置则可以采用以下方式设置。沿第二方向y，第一合束器4431的两输入端可以位于所连接的两接收波导442的第一端部4421之间，使得第一合束器4431所连接的两接收波导442的第二端部4422能够朝相互靠近的方向延伸，缩减接收波导模块44沿第二方向y的尺寸。沿第二方向y，第二合束器4432的两输入端位于所连接的接收波导442朝向第一合束器4431的一侧，缩减接收波导模块44沿第二方向y的尺寸。例如，第二合束器4432的两输入端位于所连接的接收波导442的第二端部4422与上游的合束器443的输出端之间。沿第二方向y，第三合束器4433的两输入端位于所连接的两第一传输波导444之间，使得第一合束器4431所连接的两接收波导442的第二端部4422能够朝相互靠近的方向延伸，缩减接收波导模块44沿第二方向y的尺寸。
以下再对上述接收波导的具体结构作具体说明。例如，请参阅图22，接收波导442包括第一连接部4427，第一连接部4427包括第一端部4421以及与第一端部4421相对的第三端部4428，自第一端部4421至第三端部4428，第一连接部4427的截面轮廓逐渐扩张。即，用于接收回波光的第一端部4421的端面尺寸小，远离第一端部4421的端面尺寸大，其中，小端面尺寸便于保证较大的模场直径，提升接收波导442的光接收容差，而口径逐渐增大则可以过渡到光可以稳定传播的尺寸。
需要说明的是，自第一端部4421至第三端部4428，第一连接部4427的截面轮廓逐渐扩张，可以为，自第一端部4421至第三端部4428，第一连接部4427的沿第二方向y的宽度逐渐扩张等，对此不作限定。自第一端部4421至第三端部4428，第一连接部4427的截面轮廓可以以固定斜率平稳增大，也可以以变化斜率增大，对此不作限定。本申请实施例中，自第一端部4421至第三端部4428，第一连接部4427的截面轮廓以固定斜率平稳增大，第一连接部4427大致呈锥形。
第一连接部4427可以沿直线方向延伸，也可以沿曲线方向延伸。本申请实施例中，各输入接收波导442的第一连接部4427均沿直线方向延伸，且各输入接收波导442的第一连接部4427的延伸方向大致平行。进一步地，各输入接收波导442的第一连接部4427的延伸方向可以大致与第二方向y呈夹角设置。其中，各输入接收波导442的第一连接部4427的延伸方向与第二方向y的夹角可以为75°、85°、90°、95°等等，对此不作限定。
参阅图22，接收波导442还包括第二连接部4429，第二连接部4429包括相对的第四端部4420与第二端部4422，第四端部4420连接于第三端部4428，自第四端部4420至第二端部4422，第二连接部4429的截面轮廓保持恒定。值得一提的是，各输入接收波导442的第一连接部4427形状一致且对齐，从而有利于保证各输入接收波导442在收光位置的模场直径一致，以及，各输入接收波导442模场直径的变化规律一致；而对于第二连接部4429而言，由于有合束器443的接入，各第二连接部4429远离第一连接部4427的一端则一般是不对齐的。
其中，第二连接部4429可以设置成沿平滑的曲线方向延伸，以降低光损耗。
本申请实施例中的合束器443可以为任意的能够将至少两光信号进行合束后再输出的器件。例如，合束器443可以为多模干涉（multi-mode interference，MMI）耦合器、Y形耦合器、星状耦合器等等。
至于相邻两接收波导442的第一端部4421之间的间距，可以大致在接收波导442的模场直径的2倍以内，即L≤2D。其中，相邻两接收波导442的第一端部4421之间的间距意为相邻两个接收波导442的第一端部4421的中心之间的间距。具体地，相邻两个接收波导442的第一端部4421之间的间距可以为其中一接收波导442的第一端部4421沿第二方向y的宽度的一半、另一接收波导442的第一端部4421沿第二方向y的宽度的一半及两个接收波导442之间沿第二方向y的间隙之和。接收波导442的第一端部4421的模场直径意为，第一端部4421可以接收光信号的区域范围的直径，其可以通过获取光信号从第二端部4422向第一端部4421传输时，光在第一端部4421处的模场直径确定。一般地，接收波导442的模场直径与回波光的模场直径大致相同，从而保证在接收回波光时具有较高的耦合效率；而相邻两个接收波导442的第一端部4421之间的间距大致是在接收波导442的模场直径的2倍以内，因此可以保证无论回波光的光斑落在接收波导模块44的任何位置，均可以耦合进入至少一个接收波导442。
具体地，接收波导442的第一端部4421的模场直径为第一直径D，相邻两接收波导442的第一端部4421之间的距离为第一距离L，光芯片4可以满足：0.6≤L/D≤2.0。可选地，D/L的取值可以为0.6、0.65、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7等等，对此不作限定。
另外，上述L/D≥0.6的设置还可以实现回波光至多被两个接收波导442所接收。即，回波光仅被一个接收波导442接收或者回波光仅被相邻的两接收波导442接收，以降低信号处理难度等。
需要说明的是，相邻两接收波导442的第一端部4421之间的间距可以根据探测效率等因素进行仿真设计；例如，可以设计接收波导442的第一端部4421的模场之间大致等于对应的回波光的光模场直径，以保证接收波导442具有较佳的光耦合效率。
此外，为使得发射波导模块41与接收波导模块44之间产生光耦合效应，除了使第二耦合区域441设置为朝向发射波导模块41弯曲之外，也可以单独使发射波导模块41的第一耦合区域411相对于发射波导模块41中与第一耦合区域411相邻的其他部位朝靠近接收波导模块44的方向弯曲，以使第一耦合区域411与第二耦合区域441被配置为可使发射波导模块41传输的光信号耦合进入。当然，也可以同时将第一耦合区域411与第二耦合区域441作如上配置。
另外，需要说明的是，若发射波导模块41接收的回波光可以耦合进入接收波导模块44，则发射波导模块41在传输探测光时，发射波导模块41内传输的探测光也存在至少部分会耦合进入接收波导模块44的情形，因此，为避免发射波导模块41与接收波导模块44之间的相互耦合影响发射波导模块41输出光芯片4的探测光的光能量，发射波导模块41与接收波导模块44之间的耦合可以为弱耦合，使得发射波导模块41与接收波导模块44之间的耦合比例满足：发射波导模块41输出的探测光具有足够的光能量，满足探测需求，且发射波导模块41耦合进入接收波导模块44的回波光满足信号处理需求。
具体地，发射波导模块41与接收波导模块44之间的耦合比例为α；其中，α可以结合实际情况灵活调整。例如，α可以大于或等于0.1%且小于或等于1%；具体地，上述耦合比例α可以为0.1%、0.3%、0.6%、0.8%、1%等等，对此不作限定。举例来说，若发射波导模块41与接收波导模块44之间的耦合比例α为1%，则发射波导模块41内传输的光信号中，仅1%的光信号能够耦合进入接收波导模块44。
以上是对接收波导模块44的详述，接下来，对本申请实施例中发射波导模块41的构造作具体说明。发射波导模块41的实现方式实则也是多样的，其既可以采用单根波导出射探测光的方案，也可以采用多根波导出射探测光的方案；前者的方案较为常规，以下针对后者的技术方案作详细说明。
请参阅图23，若发射波导模块41包括至少两发射波导，至少两发射波导中，最靠近接收波导模块44的一发射波导具有第一耦合区域411。
进一步地，请参阅图24A，至少两发射波导包括第一发射波导412与至少一第二发射波导413。其中，第一发射波导412具有沿延伸方向相对的入射端412m与出射端412n，入射端412m用于接收探测光。沿厚度方向z观察，第二发射波导413与第一发射波导412沿第二方向y相对设置，第一发射波导412与第二发射波导413被配置为可使第一发射波导412中的探测光耦合进入第二发射波导413，以使发射波导模块41经由至少两发射波导共同输出一束探测光。即，本实施例的发射波导模块41可以实现单波导输入多波导输出。值得一提的是，鉴于应用场景的多样性，光芯片4可能通过第一发射波导412直接接收光源模块输出的探测光，即第一发射波导是单独的一条波导结构，此时入射端412m为在单条波导结构中的端部位置；光芯片也可能通过第一发射波导412间接接收光源模块输出的探测光，例如第一发射波导412的上游还连接有其他波导结构，即发射波导是整条波导结构中间的一部分。
其中，第二发射波导413与第一发射波导412相对设置可以为：第二发射波导413的延伸方向与第一发射波导412的延伸方向大致相同，且二者大致在与第一发射波导412的延伸方向相垂直的方向排布以彼此相对设置。
可以理解的是，发射波导模块41配置为经由至少两个发射波导输出探测光，可以为，发射波导模块41配置为经由第一发射波导412及第二发射波导413共同输出一束探测光，也可以为，发射波导模块41配置为经由两个以上的第二发射波导413共同输出一束探测光，本申请对此不作限定。
本实施例中以发射波导模块41配置为经由第一发射波导412及第二发射波导413共同输出一束探测光为例进行示例性说明。此时，第二发射波导413的数量可以具体为一个第二发射波导413、两个第二发射波导413、三个第二发射波导413等等，本申请对此不作限定。若，探测光由一个第一发射波导412及两个以上的第二发射波导413输出发射波导模块41，两个以上的第二发射波导413可以绕第一发射波导412的延伸方向呈圆周阵列分布于第一发射波导412的外围，使得第一发射波导412传输的探测光能够更加平缓地耦合进入外围的第二发射波导413。
上述两个以上发射波导可以包括第一发射波导412及至少一个的第二发射波导413。请继续参阅图24A及图25，第一发射波导412包括第一输入部4121与第一耦合部4122。沿图示第一方向x，第一输入部4121位于第一耦合部4122的上游，并超出第二发射波导413设置。第一输入部4121背离第一耦合部4122的一端为上述入射端412m，该第一输入部4121用于经由上述入射端412m接收探测光，以使探测光进入第一发射波导412并沿其传播。值得说明的是，本申请文件中所述的“第一方向x”为，第一发射波导412自入射端412m延伸至出射端412n所确定的延伸方向。
沿上述第一方向x，第一耦合部4122则是位于第一输入部4121的下游，以传输经由上述第一输入部4121进入第一发射波导412中的探测光。相应地，第二发射波导413包括第二耦合部4131，沿厚度方向z观察，第二耦合部4131与第一耦合部4122沿第二方向y相对设置，上述第一耦合部4122与该第二耦合部4131被配置为可使第一耦合部4122中的探测光耦合进入第二耦合部4131。本实施例中，沿上述第一方向x，第一耦合部4122截面轮廓逐渐收缩，例如第一耦合部4122的宽度逐渐减小；第二耦合部4131的截面轮廓保持恒定。如此，第一耦合部4122与第二耦合部4131共同构成一个可以实现光耦合的模块，光在第一耦合部4122中传输的过程中，会向第二耦合部4131发生外溢。具体来说，通过第一耦合部4122沿上述第一方向x上的截面轮廓限缩使得第一耦合部4122内的探测光能够外溢，并且外溢的探测光能够进入到第二发射波导413内，进而实现探测光由多个发射波导输出。由于探测光由原本在一个发射波导中传输，变成由第一发射波导412和第二发射波导413传输，因此探测光的模场尺寸将变大；而根据发散角θ与光束出射的模场半径ω0大致满足以下公式（1）可知，探测光的模场增大可以实现出射光束的发散角的减小，进而有利于提升激光雷达3探测时的分辨率。
θ=λ/(πω0) （1）
在一些实施例中，沿垂直于光芯片4的方向观察，沿上述第一方向x，第一耦合部4122的宽度可以由b0逐渐减小变为b1，其中，b0>b1，0.5μm ≤ b0≤1.2μm，0.2μm ≤ b1≤0.9μm。沿上述第一方向x，第二耦合部4131的宽度则可以保持不变；具体地，第二耦合部4131的宽度可以为a0，0.1μm ≤ a0≤0.4μm。
至于沿第一方向x，第一耦合部4122与第二耦合部4131之间的间距情况，该间距可以保持不变。具体地，沿第一方向x上，第一耦合部4122与第二耦合部4131之间的间距可以保持在g1，其中， 0.2μm ≤ g1≤1.2μm；以一方面满足制造工艺，另一方面使第一耦合部4122与第二耦合部4131之间可以发生光耦合效应。需要说明的是，本申请文件中所述的第一耦合部4122与第二耦合部4131之间的间距意为：第一耦合部4122的中心线与第二耦合部4131的中心线之间的间距。其中，本申请文件中所述的某部件的中心线满足，该中心线的延伸方向与该部件的延伸方向一致，且该部件于该中心线两侧的宽度相同。
请参阅图24A，位于第一发射波导412与接收波导模块44之间的一第二发射波导413具有第一耦合区域411，具体地，该第二发射波导413的第二耦合部4131处具有第一耦合区域411。当然，在其他的一些实施例中，也可以是第一发射波导412的第一输入部4121处设有第一耦合区域411，具体如图24B所示；如此，第一耦合区域411位于不与第二发射波导413对应的位置，从而对发射波导模块41传输探测光造成的影响极小，可以保证出射的探测光的模场对称。
本实施例中，第一发射波导412还包括第一输出部4123，沿上述第一方向x，第一输出部4123位于第一耦合部4122的下游；第二发射波导413还包括与第一输出部4123相对设置的第二输出部4132，沿第一方向x，第二输出部4132位于第二耦合部4131的下游。其中，发射波导模块41配置为经由第一输出部4123及第二输出部4132输出探测光。本实施例中，发射波导模块41包括一个第一发射波导412及两个第二发射波导413，两个第二发射波导413分别位于第一发射波导412的相对的两侧，探测光由一个第一发射波导412及两个第二发射波导413输出。可选地，两个第二发射波导413可以沿第一发射波导412的宽度方向分别位于第一发射波导412的相对的两侧，以能够减小发射波导模块41的出射光束沿第一发射波导412的宽度方向的发散角；当然，在其他实施例中，各发射波导之间排布的方向也可以不与第一发射波导412的宽度方向一致。此外，即使本实施例是以发射波导模块41经由第一输出部4123与第二输出部4132输出探测光为例进行说明，但应当理解，本申请并不局限于此，只要保证是经由第一发射波导412与第二发射波导413共同输出探测光即可；例如，在本申请的其他实施例中，发射波导模块41也可以经由上述第一耦合部4122与第二耦合部4131输出探测光。
可选地，沿第一方向x，第一输出部4123的宽度可以保持不变；沿第一方向x，第二输出部4132的宽度可以保持不变。例如，沿第一方向x上，第一输出部4123的宽度保持为b2，第二输出部4132的宽度保持为a1，其中，0.1 μm ≤ b2≤0.35μm，0.1 μm ≤ a1≤ 0.35μm。
至于沿第一方向x，第二输出部4132与第一输出部4123之间的间距情况，该间距可以均逐渐增大，以能够进一步地扩大出射探测光的模场尺寸，进而缩小探测光出射后的发散角，提升激光雷达3探测时的分辨率。其中，沿第一方向x，第二输出部4132与第一输出部4123之间的间距可以以固定斜率平稳增大，也可以以变化斜率增大，对此不作限定。本申请实施例中，沿第一方向x上，第二输出部4132与第一输出部4123之间的间距变化率由小变大再变小，即，沿第一方向x上，第二输出部4132与第一输出部4123之间的间距首先较小幅度增大，而后较大幅度增大，之后再较小幅增大，以保证第一输出部4123与其上游部位直接平缓连接，从而能够在减少探测光损耗的前提下实现出射光束的模场扩大，同时保证经由第一输出部4123输出的探测光的传输方向与经由第二输出部4132输出的探测光的传输方向一致，以及，使第一输出部4123整体延伸形状变化平缓。需要说明的是，本申请文件中所述的第二输出部4132与第一输出部4123之间的间距意为：第二输出部4132的中心线与第一输出部4123的中心线之间的间距。
在一些实施例中，沿第一方向x上，第二输出部4132与第一输出部4123之间的间距由g1逐渐变成g2，其中，g2>g1，1μm ≤ g2≤3μm。
可选地，若发射波导模块41包括两个以上的第二发射波导413，沿第一方向x上，各第二发射波导413的第二输出部4132与第一输出部4123之间的间距变化规律可以保持一致，使得各第二发射波导413内的探测光量可以相对均衡，进而降低出射光束所形成的光斑的各个部位的光强差异，提升激光雷达3的探测性能。具体地，各第二输出部4132可以于第一输出部4123的外围呈圆周阵列分布，且各第二输出部4132的形状可以大致相同。
本实施例中，第一发射波导412还可以包括第一传输部4124，沿第一方向x上，第一传输部4124连接于第一耦合部4122，并位于第一耦合部4122的下游；第二发射波导413还可以包括与第一传输部4124相对设置的第二传输部4133，沿第一方向x，第二传输部4133连接于第二耦合部4131，并位于第二耦合部4131的下游。沿上述第一方向x，第一传输部4124的截面轮廓逐渐收缩，第二传输部4133的截面轮廓逐渐收缩；该设置旨在通过对各发射波导的宽度进行收缩，从而起到使探测光在第一传输部4124和第二传输部4133传输时，进一步扩大探测光的模场尺寸的作用。如此，探测光在经过第一耦合部4122时，部分光信号耦合进入第二耦合部4131，探测光的模场尺寸初步增大；探测光经过第一传输部4124与第二传输部4133时，探测光的模场尺寸进一步增大；探测光经过第一输出部4123和第二输出部4132时，探测光的模场尺寸更进一步增大；换而言之，探测光的模场尺寸经过三次增长，进而可以在出射时具有较大的模场尺寸，以保证出射时的较小的发散角。
沿第一方向x，第一传输部4124的宽度可以以固定变化率平稳减小，也可以以变化斜率减小，对此不作限定。同理，沿第一方向x，第二传输部4133的宽度可以以固定斜率平稳减小，也可以以变化斜率减小，对此不作限定。可选地，沿第一方向x上，第一传输部4124的宽度变化规律与第二传输部4133的宽度变化规律可以大致相同。例如，在一些实施例中，沿第一方向x，第一传输部4124的宽度可以由b1逐渐减小至b2；沿第一方向x，第二传输部4133的宽度可以由a0逐渐减小至使其与第二输出部4132连接的一端的宽度为a1。此处需要说明的是，本实施例中，第一耦合部4122与第一输出部4123之间通过宽度变化的第一传输部4124间接连接，因此上述b2小于b1；当然，在本申请其他的实施例中，若第一耦合部4122与第一输出部4123之间直接连接，则上述b2可以等于b1。同理，本实施例中，第二耦合部4131与第二输出部4132之间通过宽度变化的第二传输部4133间接连接，因此上述a1小于a0；当然，在本申请其他的实施例中，若第二耦合部4131与第二输出部4132之间直接连接，则上述a1可以等于a0。
至于第一传输部4124与第二传输部4133之间的间距情况，其可以是沿上述第一方向x，第一传输部4124与第二传输部4133之间的间距保持不变。具体地，沿第一方向x上，第一传输部4124与第二传输部4133之间的间距可以保持在g1。需要说明的是，本申请文件中所述的第一传输部4124与第二传输部4133之间的间距意为：第一传输部4124的中心线与第二传输部4133的中心线之间的间距。
本实施例中，第一发射波导412还包括第三耦合部4125；沿第一方向x上，第三耦合部4125连接于第一耦合部4122，并位于第一耦合部4122的上游。相应地，第二发射波导413还包括与第三耦合部4125相对设置的第四耦合部4134；沿第一方向x，第四耦合部4134连接于第二耦合部，并位于第二耦合部4131的上游；该第三耦合部4125与第四耦合部4134配置为可使第三耦合部4125中的探测光耦合进入第四耦合部4134。本实施例中，沿上述第一方向x，第四耦合部4134与第三耦合部4125之间的间距逐渐减小。例如，沿第一方向x，第三耦合部4125至第四耦合部4134的间距可以逐渐减小为g1。第三耦合部4125与第四耦合部4134之间间距缓慢拉近的设置旨在，使探测光在第三耦合部4125与第四耦合部4134处即开始初步耦合，以克服直接地在第一耦合部4122与第二耦合部4131处开始耦合而引发的耦合损耗较高的不足。
可选地，沿上述第一方向x，第三耦合部4125的宽度可以保持不变。例如，沿第一方向x上，第三耦合部4125的宽度可以保持在b0。沿上述第一方向x，第四耦合部4134的宽度保持不变。例如，沿上述第一方向x，第四耦合部4134的宽度可以保持在a0。其中，第四耦合部4134的宽度可以小于第三耦合部4125的最小宽度。
至于沿上述第一方向x，第三耦合部4125与第四耦合部4134之间的间距变化情况，可以以固定的变化率平稳减小，也可以以变化的变化率减小，对此不作限定。本申请实施例中，沿上述第一方向x，第三耦合部4125与第四耦合部4134之间的间距变化率由小变大再变小，即，沿上述第一方向x，第三耦合部4125与第四耦合部4134之间的间距首先较小幅度减小，而后较大幅度减小，之后较小幅度减小，以能够在上述第一方向x上实现第一发射波导412与第二发射波导413的平缓靠近，提升第一发射波导412与第二发射波导413之间的耦合效率。
进一步地，在本实施例中，上述第一输入部4121包括相互连接的第一部分4121p及第二部分4121q。沿第一方向x，第一部分4121p具有上述入射端412m，其经由该入射端412m接收由光源模块生成的探测光。第二部分4121q连接于第一部分4121p背离入射端412m的一端，并位于第一耦合部4122的上游，其用于将探测光向第三耦合部4125与第一耦合部4122输送。其中，第一部分4121p的宽度可以保持不变，第二部分4121q的宽度可以逐渐减小；例如，第二部分4121q的宽度可以逐渐减小至使其背离第一部分4121p的一端的宽度为b0。该设置旨在使第一输入部4121在接收探测光之后，宽度可以变化至与下游的波导结构一致，以将探测光传向下游波导结构；例如，在光芯片4中还包括有位于第一输入部4121上游的波导结构，第一部分4121p的宽度与上游的波导结构宽度一致，第二部分4121q背离第一部分4121p的宽度则与下游的波导结构一致，则第一输入部4121能够以较低损耗的方式将探测光耦合进入下游的波导结构。
对于第一发射波导412而言，其可以沿直线方向延伸，使得第二发射波导413通过相对于第一发射波导412弯曲等变化实现第二发射波导413与第一发射波导412之间的间距调整，降低发射波导模块41的设计难度，提升生产效率。
以上是对发射波导模块41的结构进行说明，接下来以发射波导模块41包括第一发射波导412和两分设于第一发射波导412两侧的第二发射波导413为例，并结合附图25至图31，对本实施例中光芯片4与相关技术中光芯片输出的探测光的发散情况进行说明。
如前文所述，第一发射波导412可以包括沿第一方向x依次连接的第一输入部4121、第三耦合部4125、第一耦合部4122、第一传输部4124及第一输出部4123，第二发射波导413可以包括沿第一方向x依次连接的第四耦合部4134、第二耦合部4131、第二传输部4133及第二输出部4132。将第一部分4121p与第二部分4121q之间的界面记作第一界面c、第二部分4121q与第三耦合部4125之间的界面记作第二界面d、第三耦合部4125与第一耦合部4122之间的界面记作第三界面e、第一耦合部4122与第一传输部4124之间的界面记作第四界面f、第一传输部4124与第一输出部4123之间的界面记作第五界面s、第一输出部4123的出射端面记作第六界面t。第四耦合部4134背离第二耦合部4131的端面可以与第二界面d共面，第四耦合部4134与第二耦合部4131之间的界面可以与第三界面e共面，第二耦合部4131与第二传输部4133之间的界面可以与第四界面f共面，第二传输部4133与第二输出部4132之间的界面可以与第五界面s共面，第二输出部4132的出射端面可以与第六界面t共面。
可选地，第一界面c、第二界面d、第三界面e、第四界面f、第五界面s及第六界面t可以相互平行，也可以相交，对此不作限定。
图26示出了发射波导模块41在用于传输探测光时的光场传播示意图的灰度图，图27示出了发射波导模块41在用于传输探测光时的模式演化示意图的灰度图，其中，第一界面c处的模态记作模式1，第四界面f处的模态记作模式2，第五界面s处的模态记作模式3，第六界面t处的模态记作模式4；由图26和图27可以得知，第一界面c处的模式1为基模，第四界面f处的模式2及第五界面s处的模式3已经逐渐演化成复合波导的基础模式，模式2的模场尺寸相交于模式1增大，模式3的模场尺寸相较于模式2又进一步增大，第六界面t处的模式4的模场尺寸相较于模式3再进一步增大。如此，发射波导模块41探测光最终出射时的模场尺寸，相较于最初接收探测光时的模场尺寸是明显增大的；根据上述发散角与模场尺寸的关系可知，模场尺寸的增大有利于减小出射光束的发散角，进而可以提升激光雷达3探测时的分辨率。
进一步地，请参阅图28和图29，图28示出了相关技术中采用单发射波导（即仅采用第一发射波导412’）在单输入单输出时的光束传输示意图，图29示出了采用本实施例中的发射波导模块41在单波导输入多波导输出时的光束传输示意图，其中，图29示出的发射波导模块41中用于探测光输入的一发射波导与图28示出的相关技术中的单发射波导采用基本相同的宽度，且图29示出的发射波导模块41与图28示出的单发射波导在相同的基模能量注入时，图28示出的单发射波导对应的出射光束所落在目标物体（如汽车，行人或标定靶）的远场光斑如图30所示，图29示出的发射波导模块41对应的出射光束所落在目标物体的光斑如图31所示，由图30和图31亦可以看出，本申请实施例的发射波导模块41的单波导输入多波导输出，相较于相关技术中单发射波导的单输入单输出而言，出射光束的远场光斑尺寸更小，而这也说明本申请实施例提供的发射波导模块41所输出的探测光的发散角更小，有利于提升激光雷达3探测时的分辨率。
请继续参阅图29，扫描器件6位于发射波导模块41的光路下游，其用于接收光芯片4出射的探测光，并进行一维或二维的偏转，以使探测光在激光雷达3外形成特定的探测视场。由于发射波导模块41的出射光束的发散角减小，因此能够减小出射光束到达扫描器件6时的光斑尺寸，使得小尺寸的扫描器件6即可满足使用需求，有利于激光雷达3的小型化且便于集成。其中，扫描器件6可以为振镜和/或转镜等，对此不作限定。
其中，若发射波导模块41包括两个以上的第二发射波导413，两个以上的第二发射波导413可以绕第一发射波导412的延伸方向间隔设置于第一发射波导412的外围，使得第一发射波导412的第一耦合部4122传输的探测光能够耦合进入外围的第二发射波导413的第二耦合部4131。
需要说明的是，上述发射波导模块41的具体结构可以根据所需发散角的大小进行调整；例如，可以根据所需发散角的大小调整发射波导模块41包括的发射波导的数目、第二发射波导413与第一发射波导412之间的间距等，对此不作限定。具体地，在第二发射波导413与第一发射波导412之间的间距不变的情况下，可以增加发射波导模块41包括的发射波导的数目，以使得发射波导模块41的出射光束的发散角越小。具体地，在发射波导模块41包括的发射波导的数目不变的情况下，可以增大第二发射波导413与第一发射波导412之间的间距，以使得发射波导模块41的出射光束的发散角越小。
需要说明的是，可以在发射波导模块41的出射端面镀增透膜，以达到降低出射端面处的反射率的目的，提高光束出射效率。
需要说明的是，本实施例中第一发射波导412包括第一输入部4121、第三耦合部4125、第一耦合部4122、第一传输部4124与第一输出部4123，但在某些情况下，上述第一输入部4121、第三耦合部4125、第一传输部4124与第一输出部4123中的一个或多个是可以省略的；相应地，第二发射波导413中的第四耦合部4134、第二传输部4133与第二输出部4132中的一个或多个是可以省略的。例如，在一些实施例中，发射波导模块41可以经由第一耦合部4122接收探测光，并经由第一耦合部4122与第二耦合部4131输出探测光。
综上所述，本申请实施例提供的可移动设备1包括激光雷达3，该激光雷达3又进一步包括光芯片4。光芯片4包括包层43以及发射波导模块41，其中，发射波导模块41用于接收探测光并向光芯片之外输出。发射波导模块41包括至少两个发射波导，该至少两发射波导具体包括第一发射波导412和至少第二发射波导413。该发射波导模块41配置为经由第一发射波导412接收探测光，并经由至少两个发射波导输出探测光。本申请实施例通过采用一个发射波导输入探测光，多个发射波导输出探测光的方式，使得发射波导模块41出射的探测光的模场尺寸更大，由此使得出射的探测光的发散角更小，进而有利于减小探测光落在目标物体上的光斑尺寸，从而有利于提升探测的分辨率。
另外，以上以接收波导模块44接收回波光的一端与发射波导模块41出射回波光的一端位于光芯片4的同一端为例进行说明；但应当理解，在本申请的其他实施例中，上述接收波导模块44接收回波光的一端与发射波导模块41出射回波光的一端也可以位于光芯片4的不同端，此时需要另外设置将发射光路与回波光路分开的光学元件进行分光，例如光环形器，或者双折射晶体以及反射镜等导光元件的组合。
关于上述发射波导模块41，值得补充一提的是，即使上述实施例是以该发射波导模块41通过第一发射波导412和第二发射波导413共同输出探测光为例进行说明，但本申请并不局限于此，只要保证该发射波导模块41是通过第一发射波导412接收探测光，并经由至少两个发射波导输出一束探测光即可。
例如，图32和图33示出了本申请其中另一实施例提供的发射波导模块的示意图，发射波导模块41经由至少两个发射波导输出探测光，具体为，发射波导模块41经由至少两个第二发射波导413输出探测光。相较于图25所示的实施例中发射波导模块41经由第一发射波导412及第二发射波导413输出探测光而言，本实施例中第一发射波导412不再输出探测光。
具体地，本实施例中的发射波导模块41与图25所示的实施例中的发射波导模块41的结构大致相同，区别在于：本实施例中的第一发射波导412相较于图25所示的实施例中的第一发射波导412而言不再设置第一输出部4123。如此，沿上述第一方向x，各第二发射波导413的第二输出部4132超出第一发射波导412设置；则发射波导模块41可以经由各第二发射波导413的第二输出部4132输出探测光。
与上述实施例中的发射波导模块41相似，本实施例中的发射波导模块41亦可以增大探测光出射时的模场尺寸，从而减小探测光的发散角，以提升激光雷达3探测时的分辨率。
在对上述发射波导模块41与接收波导模块44说明过后，接下来，再对包括有发射波导模块41及接收波导模块44的激光雷达3的架构作简要说明。
请参阅图34和图35，激光雷达3可以包括一个以上的信号处理通道，例如，图34中示出了激光雷达3包括四个信号处理通道，对此不作限定。各信号处理通道均包括发射波导模块41、与发射波导模块41配合使用的接收波导模块44、与接收波导模块44配合使用的一个以上的光电探测模块。
不同信号处理通道的发射波导模块41可以相同也可以不同，不同信号处理通道的接收波导模块44可以相同也可以不同，各信号处理通道可以互不影响的独立工作。
至少两信号处理通道的发射波导模块41出射探测光的一端与接收波导模块44接收回波光的一端均位于光芯片4的同一端，且可以如图34示出的共面设置，或者，如图35示出的阶梯设置。
激光雷达3工作时，各信号处理通道的工作原理可以如下：探测光由外部光纤通过第一耦合器71（例如，端面耦合器）输入到发射波导模块41，然后从发射波导模块41的末端出射；本振光由外部光纤通过第二耦合器72（例如，端面耦合器）输入，之后经分路器73分成多路并输送至对应的光电探测模块；回波光首先被接收波导模块44耦合收集到，然后传输至对应的光电探测模块。
其中，光电探测模块可以包括混频器74及平衡光电探测器75，混频器74可以为180°混频器，例如3dB耦合器；混频器74可以输出相差为180°的两个拍频信号。平衡光电探测器75用于接收两拍频信号，并对两拍频信号进行平衡探测，以转换成电信号，之后由后端的信号处理模块通过一定的算法处理得到目标物体的距离和速度信息。
应当理解，即使上述实施例是以光电探测模块包括混频器与平衡光电探测器为例进行说明，但本申请并不局限于此，只要保证其可用于接收上述本振光与回波光，以使本振光与回波光拍频，并接收该拍频信号，以转换为相关的电信号即可。例如，本申请其他的一些实施例中，光电探测模块亦可以仅包括光电探测器；该光电探测器用于接收上述本振光与回波光，该本振光与回波光可以在自由空间中进行拍频，光电探测器则用于接收该拍频信号，并转换为相关的电信号。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指至少两个，例如，两个、三个、四个等等。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。

Claims (20)

1.一种光芯片，其特征在于，包括：
包层；
发射波导模块，嵌设于所述包层，并沿第一方向延伸，所述发射波导模块用于传输探测光并向所述光芯片外输出，所述第一方向为与所述光芯片的厚度方向垂直的方向；以及
接收波导模块，嵌设于所述包层，用于接收所述探测光经目标物体反射回的回波光，所述发射波导模块出射所述探测光的一端与所述接收波导模块接收所述回波光的一端位于所述光芯片的同一端，沿所述厚度方向观察，所述发射波导模块与所述接收波导模块之间沿第二方向相对设置，所述第二方向、所述第一方向与所述厚度方向之中的任意两个相互垂直；
所述发射波导模块及所述接收波导模块被配置为可使所述发射波导模块传输的光信号耦合进入所述接收波导模块；
所述发射波导模块具有第一耦合区域，所述接收波导模块具有第二耦合区域，沿所述厚度方向观察，所述第一耦合区域与所述第二耦合区域沿所述第二方向相对设置；
所述第二耦合区域相对于所述接收波导模块中位于所述第二耦合区域上游的相邻部位朝靠近所述发射波导模块的方向弯曲，以使所述第一耦合区域与所述第二耦合区域被配置为可使所述发射波导模块传输的光信号耦合进入所述接收波导模块；和/或，所述第一耦合区域相对于所述发射波导模块中与所述第一耦合区域相邻的其他部位朝靠近所述接收波导模块的方向弯曲，以使所述第一耦合区域与所述第二耦合区域被配置为可使所述发射波导模块传输的光信号耦合进入所述接收波导模块。
2.根据权利要求1所述的光芯片，其特征在于，所述发射波导模块与所述接收波导模块之间的耦合比例为α，所述光芯片满足：0.1%≤α≤1%。
3.根据权利要求1所述的光芯片，其特征在于，所述第二耦合区域的延伸方向呈曲线，或，所述第二耦合区域的延伸方向呈曲线与直线的结合。
4.根据权利要求1所述的光芯片，其特征在于，所述接收波导模块包括至少两接收波导，所述接收波导包括相对设置的第一端部与第二端部，所述第一端部用于接收所述回波光，各所述接收波导沿所述第二方向间隔设置；
与所述发射波导模块相邻的接收波导为第一接收波导，所述第一接收波导设有所述第二耦合区域。
5.根据权利要求4所述的光芯片，其特征在于，所述接收波导模块包括：
至少三个接收波导；以及
至少一个合束器，所述合束器包括两输入端与一输出端，所述至少一个合束器包括至少一个第一合束器，所述第一合束器的每一所述输入端与第一接收波导之外的所述接收波导连接，所述合束器的输出端连接有第一传输波导。
6.根据权利要求5所述的光芯片，其特征在于，所述接收波导模块包括至少四个接收波导；
所述至少一个合束器包括依次串联的第一合束器与至少一个第二合束器；
所述第二合束器的一所述输入端通过所述第一传输波导与上游的合束器的输出端连接，另一所述输入端与一所述接收波导连接，相邻两所述合束器所连接的所述接收波导相邻。
7.根据权利要求4所述的光芯片，其特征在于，所述接收波导模块包括至少一个合束器，所述合束器包括两输入端与一输出端；
所述至少一个合束器包括第一合束器，所述第一合束器的一输入端连接于所述第一接收波导，另一所述输入端连接于与所述第一接收波导相邻的所述接收波导，每个所述合束器的输出端连接有第一传输波导。
8.根据权利要求7所述的光芯片，其特征在于，所述接收波导模块包括至少三个接收波导，所述至少一个合束器包括至少一个第二合束器，所述第一合束器与所述至少一个第二合束器依次串联；
所述第二合束器的一所述输入端通过所述第一传输波导与上游的所述合束器连接，所述第二合束器的另一所述输入端与一所述接收波导连接，各所述合束器的输入端所连接的所述接收波导不同，除所述第一接收波导之外，相邻的所述合束器所连接的所述接收波导相邻。
9.根据权利要求1所述的光芯片，其特征在于，所述接收波导模块包括：
至少两接收波导，所述接收波导包括相对设置的第一端部与第二端部，所述第一端部用于接收所述回波光，各所述接收波导沿所述第二方向间隔设置，与所述发射波导模块相邻的接收波导为第一接收波导；以及
至少一个合束器，所述合束器包括两输入端与一输出端，所述至少一个合束器包括第一合束器，所述第一合束器的一所述输入端连接于所述第一接收波导，另一所述输入端连接于与所述第一接收波导相邻的所述接收波导，所述第一合束器的输出端连接有第一传输波导；
所述第一合束器的输出端所连接的第一传输波导设有所述第二耦合区域。
10.根据权利要求1所述的光芯片，其特征在于，所述接收波导模块包括：
至少三个接收波导，所述接收波导包括相对设置的第一端部与第二端部，所述第一端部用于接收所述回波光，各所述接收波导沿所述第二方向间隔设置，与所述发射波导模块相邻的接收波导为第一接收波导；以及
至少两个合束器，所述合束器包括两输入端与一输出端，所述至少两个合束器包括依次串联的第一合束器与至少一个第二合束器，所述第一合束器的一所述输入端连接于所述第一接收波导，另一所述输入端连接于与所述第一接收波导相邻的所述接收波导，所述第一合束器的输出端连接有第一传输波导，所述第二合束器的一所述输入端通过所述第一传输波导与上游的所述合束器连接，另一所述输入端与一所述接收波导连接，各所述合束器的输入端所连接的所述接收波导不同，除所述第一接收波导之外，相邻的所述合束器所连接的接收波导相邻；
所述第一合束器的输出端所连接的所述第一传输波导设有所述第二耦合区域，和/或，所述第二合束器的输出端所连接的所述第一传输波导设有所述第二耦合区域。
11.根据权利要求6或8或10所述的光芯片，其特征在于，相邻的两合束器之间，位于下游的所述合束器所连接的接收波导较位于上游的所述合束器所连接的接收波导更远离所述发射波导模块。
12.根据权利要求5至10中任一项所述的光芯片，其特征在于，所述接收波导的数量比所述合束器的数量多出至少两个；
沿所述第二方向，最远离所述发射波导模块的所述接收波导未连接有所述合束器。
13.根据权利要求1所述的光芯片，其特征在于，所述发射波导模块包括至少两发射波导，各所述发射波导沿所述第二方向间隔设置，所述至少两发射波导包括：
第一发射波导，具有相对设置的入射端与出射端，所述入射端用于接收所述探测光；及
至少一第二发射波导，沿所述厚度方向观察，所述第二发射波导与所述第一发射波导沿所述第二方向相对设置，所述第一发射波导与所述第二发射波导被配置为可使所述第一发射波导中的探测光耦合进入所述第二发射波导，以使所述发射波导模块经由至少两所述发射波导输出所述探测光。
14.根据权利要求13所述的光芯片，其特征在于，所述第一发射波导包括第一耦合部，所述第二发射波导包括第二耦合部，沿所述厚度方向观察，所述第一耦合部与第二耦合部沿所述第二方向相对设置，所述第一耦合部与第二耦合部被配置为可使所述第一耦合部中的探测光耦合进入所述第二耦合部；
沿所述第一方向，所述第一耦合部的截面轮廓逐渐收缩；
沿所述第一方向，所述第二耦合部的截面轮廓保持恒定。
15.根据权利要求14所述的光芯片，其特征在于，所述发射波导模块被配置为经由所述第一发射波导及所述第二发射波导输出所述探测光；
所述第一发射波导还包括第一输出部，沿所述第一方向，所述第一输出部位于所述第一耦合部的下游；
所述第二发射波导还包括与所述第一输出部相对设置的第二输出部，沿所述第一方向，所述第二输出部位于所述第二耦合部的下游；
所述发射波导模块被配置为经由所述第一输出部及所述第二输出部输出所述探测光；
沿所述第一方向，所述第二输出部与所述第一输出部之间的间距逐渐增大。
16.根据权利要求14所述的光芯片，其特征在于，所述至少两发射波导包括至少两个所述第二发射波导，所述发射波导模块被配置为经由各所述第二发射波导输出所述探测光；
所述第二发射波导还包括第二输出部；
沿所述第一方向，所述第二输出部位于所述第二耦合部的下游，并超出所述第一发射波导设置；
所述发射波导模块被配置为经由各所述第二输出部输出所述探测光；
沿所述第一方向，各所述第二输出部之间的间距逐渐增大。
17.根据权利要求14所述的光芯片，其特征在于，位于所述第一发射波导与所述接收波导模块之间的所述第二耦合部具有所述第一耦合区域。
18.一种激光雷达，其特征在于，包括如权利要求1至17中任一项所述的光芯片。
19.一种自动驾驶系统，其特征在于，包括权利要求18所述的激光雷达。
20.一种可移动设备，其特征在于，包括：
如权利要求18所述的激光雷达；或者，
如权利要求19所述的自动驾驶系统。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116755189B (zh) * 2023-08-16 2024-04-26 深圳市速腾聚创科技有限公司 硅光芯片、激光雷达及可移动设备
CN116908814B (zh) * 2023-09-12 2024-01-16 深圳市速腾聚创科技有限公司 激光雷达及可移动设备
CN117674982B (zh) * 2023-12-11 2024-07-30 北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院) 一种光通信系统的回波损耗测量方法及测量系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10788582B2 (en) * 2018-05-11 2020-09-29 Silc Technologies, Inc. Optical sensor chip
US11579303B2 (en) * 2018-09-14 2023-02-14 GM Global Technology Operations LLC Chip-scale Lidar with enhanced range performance
US11573297B2 (en) * 2018-09-14 2023-02-07 GM Global Technology Operations LLC Lidar system with integrated circulator
CN109991582B (zh) * 2019-03-13 2023-11-03 上海交通大学 硅基混合集成激光雷达芯片系统
CN114325639A (zh) * 2020-09-30 2022-04-12 上海禾赛科技有限公司 可用于雷达的光学组件及硅光芯片
CN115932873A (zh) * 2021-08-17 2023-04-07 光子集成科技香港有限公司 一种调频连续波激光雷达
CN114706164B (zh) * 2022-03-31 2024-06-28 深圳市速腾聚创科技有限公司 波导转换芯片及激光雷达
CN115639543B (zh) * 2022-12-14 2023-05-23 深圳市速腾聚创科技有限公司 调频连续波激光雷达及自动驾驶设备

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