CN116615667A - 包括光学天线阵列的相干lidar系统 - Google Patents

Abstract

一种光检测和测距(LIDAR)收发器，包括光学天线阵列和光学开关。光学天线阵列中的一些包括多个光学天线和耦合到光学天线的分光器。分光器可以包括多个无源分光器。分光器向光学天线提供输入信号的一部分。光学开关被配置为选择性地向多个光学天线阵列中的至少一个提供输入信号。光学开关通过一次一个阵列地、选择性地向多个天线阵列提供输入信号来实现可寻址的视场扫描。

Description

包括光学天线阵列的相干LIDAR系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年12月21日提交的美国非临时申请No.17/558,476的优先权，该申请要求于2020年12月23日提交的美国临时申请No.63/129,847的优先权，它们通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及相干光检测和测距(LIDAR)，并且更具体地涉及用于相干LIDAR的光学天线架构。

背景技术

调频连续波(FMCW)LIDAR通过将调频准直光束对准目标直接测量对象的距离和速度。目标的距离和速度信息都能够从FMCW LIDAR信号中导出。提高LIDAR信号精度的设计和技术是可取的。

机动车行业目前正在开发在特定情况下控制车辆的自主特征。根据SAE国际标准J3016，有6个级别的自主性，从0级(无自主性)到5级(车辆能够无需操作员输入而在所有状况中运行)。具有自主特征的车辆利用传感器来感知车辆导航经过的环境。从传感器获取和处理数据允许车辆在其环境中导航。自主驾驶车辆可能包括一个或多个用于感测其环境的LIDAR设备。

发明内容

本公开的实施方式包括用于光检测和测距(LIDAR)传感器系统的收发器。收发器包括多个光学天线阵列和光学开关。多个光学天线阵列中的至少两个包括多个光学天线和耦合到多个光学天线的分光器。光学开关耦合到多个光学天线阵列。光学开关被配置为选择性地向多个光学天线阵列中的至少一个提供输入信号。

在实施方式中，输入信号是调制激光信号。光学开关包括有源分光器，其选择性地将调制激光信号耦合到多个光学天线阵列中的仅一个。

在实施方式中，输入信号是调频连续波(FMCW)激光信号。光学开关包括有源分光器，其选择性地将FMCW激光信号耦合到多个光学天线阵列中的仅一个。

在实施方式中，光学开关在收发器的扫描时段内一次一个地将输入信号光学地耦合到多个光学天线阵列中的至少一个。

在实施方式中，分光器包括多个无源分光器，其被配置为在多个光学天线阵列中的选定一个中的多个光学天线之间拆分输入信号的一部分。

在实施方式中，分光器被配置为能够并发传输来自多个光学天线的输入信号。

在实施方式中，多个光学天线以一维图案或二维图案布置。

在实施方式中，多个光学天线阵列中的至少一个包括光学像素。光学像素包括多个光学天线中的至少一个和光学组合器。光学组合器耦合到多个光学天线中的至少一个。光学组合器被配置为接收本地振荡器信号和从多个光学天线中的至少一个接收返回LIDAR信号。光学组合器被配置为提供组合输出信号。

在实施方式中，光学像素还包括多个光电二极管，其被配置成将组合输出信号转换成表示LIDAR拍音的电信号。

在实施方式中，根据权利要求1所述的用于LIDAR传感器系统的收发器还包括本地振荡器，其被配置为向多个光学天线阵列提供多个本地振荡器信号。

在实施方式中，本地振荡器包括多个分光器，其被配置为向多个光学天线阵列提供多个振荡器信号，并且包括第二光学开关，其耦合到多个分光器并且被配置为选择性地将输入信号的一部分提供给多个分光器中的至少一个。

在实施方式中，多个分光器中的至少一个包括多个无源分光器，其被配置为在多个光学天线阵列中的选定的一个中的多个光学天线之间拆分输入信号的一部分。

在实施方式中，多个光学天线阵列中的至少两个包括输出信号总线。多个光学天线阵列中的第一光学天线阵列的多个光学天线与多个光学天线阵列中的第二光学天线阵列共享输出信号总线。

在实施方式中，输出信号总线包括用于来自多个光学天线中的每一个的同相信号和正交信号的电信号线。

本公开的实施方式包括光检测和测距(LIDAR)传感器系统。LIDAR传感器系统包括光源和收发器。光源被配置为生成输入信号。收发器耦合到光源以接收输入信号。收发器包括多个光学天线阵列和光学开关。多个光学天线阵列中的至少两个包括多个光学天线和耦合到多个光学天线的分光器。光学开关耦合到多个光学天线阵列。光学开关被配置为选择性地将输入信号提供给多个光学天线阵列中的至少一个。

在实施方式中，LIDAR传感器系统还包括透镜。收发器光学地耦合到透镜以提供透镜的视场块的固态扫描。

在实施方式中，LIDAR传感器系统还包括处理引擎，其被配置为从收发器接收LIDAR返回信号并且被配置为基于LIDAR返回信号生成LIDAR数据帧。

本公开的实施方式包括自主车辆。自主车辆包括光检测和测距(LIDAR)传感器。LIDAR传感器包括被配置为生成输入信号的光源和收发器。收发器耦合到光源以接收输入信号。收发器包括多个光学天线阵列和光学开关。多个光学天线阵列中的至少两个包括多个光学天线和耦合到多个光学天线的分光器。光学开关耦合到多个光学天线阵列。光学开关被配置为选择性地将输入信号提供给多个光学天线阵列中的至少一个。

在实施方式中，自主车辆还包括透镜。收发器光学地耦合到透镜以提供对自主车辆操作环境的块的水平扫描。

在实施方式中，自主车辆还包括处理引擎，其被配置为从收发器接收LIDAR返回信号并且被配置为至少部分地基于LIDAR返回信号生成自主车辆的操作环境的点云表示。

附图说明

参考以下附图描述了本发明的非限制性和非穷尽性实施方式，其中除非另有说明，否则贯穿各种视图，相同的附图标记指代相同的部分。

图1图示了根据本公开的实施方式的用于LIDAR传感器的芯片的图。

图2A至图2D图示了根据本公开的实施方式的相干像素的各种实施方式。

图3图示了根据本公开的实施方式的用于LIDAR传感器的芯片的图。

图4A至图4B图示了根据本公开的实施方式的相干像素的各种实施方式。

图5A至图5C图示了根据本公开的实施方式的可以在LIDAR系统中使用的光学开关的各种实施方式。

图6图示了根据本公开的实施方式的LIDAR系统。

图7A至图7B图示了根据本公开的实施方式的用于路由输出信号的电气布线方案。

图8图示了根据本发明的实施方式的相干像素的图。

图9图示了根据本公开的实施方式的基于可切换相干像素阵列的LIDAR系统的系统图。

图10A图示了根据本公开的实施方式的包括示例传感器阵列的自主车辆。

图10B图示了根据本公开的实施方式的包括示例传感器阵列的自主车辆的顶视图。

图10C图示了根据本公开的实施方式的包括传感器、动力传动系统和控制系统的示例车辆控制系统。

具体实施方式

本文描述了相干光检测和测距(LIDAR)系统的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以提供对实施方式的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，能够在没有一个或多个特定细节的情况下或使用其他方法、部件、材料等来实践本文描述的技术。在其他情况下，公知的结构、材料、或操作未被详细示出或描述以避免模糊某些方面。

贯穿本说明书对“一个实施方式”或“实施方式”的引用意味着结合该实施方式描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，贯穿本说明书在各处出现的短语“在一个实施方式中”或“在实施方式中”不一定都指代相同的实施方式。此外，特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施方式中。

贯穿本说明书，使用了若干技术术语。这些术语在它们来自的领域中具有它们的普通含义，除非在本文中具体定义或者它们的使用的上下文将清楚地暗示不同。出于本公开的目的，术语“自主车辆”包括具有SAE国际标准J3016的任何自主级别的自主特征的车辆。

本文讨论的是一种可扩展和可切换的光学天线阵列架构，当与透镜结合时，其形成实时可寻址焦平面阵列以用于相干LIDAR系统中的固态波束转向。

传统的LIDAR系统依靠机械移动部件来控制激光束的方向。因此，对于诸如机动车和机器人等许多应用而言，它们可能体积庞大、成本高昂且不可靠。所公开的LIDAR系统是一种固态LIDAR系统，其通过消除或减少用于控制光束的方向以进行LIDAR操作的机械移动部件来克服这些问题。

相干LIDAR系统包括调制、连续波(CW)和其他类型的LIDAR系统。调制LIDAR系统包括调频连续波(FMCW)LIDAR系统和相移键控(PSK)系统等。相干LIDAR系统可以通过将调频或CW准直光束引导到对象上来直接测量对象的距离和速度。从对象反射的光与光束的分接版本相结合。一旦针对可能基于第二测量的多普勒频移进行了校正，所得的拍音的频率与对象距LIDAR系统的距离成比例。这两个测量(其可以同时也可以不同时进行)提供了范围和速度信息这两者。

为LIDAR系统设计固态波束转向技术的一个考虑是控制电路的复杂性。降低复杂性在成本、可靠性和可扩展性方面具有众多优势。

固态波束转向技术设计的另一个考虑是扫描图案，其是由一个或多个激光照射场景的顺序。如果(例如，光学天线的)平行光学信道能够在空间上集总在一起，则能够根据应用的需要来动态地寻址和调整LIDAR系统全视场内较小的连续块。动态地寻址视场的块或部分的能力可以有利地减少能够出现在从扫描生成的点云中的伪影。附加地，相邻/靠近定位的光学天线组的并发操作能够以低时延发生，这可以提供优于传统扫描技术的改进的分辨率和改进的对象识别。

所公开的相干LIDAR系统可以是调制(例如，FMCW)LIDAR系统、CW LIDAR系统，或被配置为确定系统的视场的深度信息(例如，一个或多个对象的距离、速度、加速度)的另一相干LIDAR系统。相干LIDAR系统可以包括在LIDAR芯片(例如，光子集成电路)上的可切换相干像素阵列(SCPA)。LIDAR芯片可以包括一个或多个收发器。收发器可以包括光学天线阵列和光学开关。光学天线阵列包括光学天线组(子阵列)和耦合到光学天线的分光器。分光器将输入信号的一部分提供给每个光学天线。输入信号可以是电信号、电光信号或光信号。光学开关被配置为选择性地将输入信号提供给多个光学天线阵列中的至少一个作为扫描操作的一部分。光学开关通过选择性地将输入信号提供给多个天线阵列(一次一个阵列)来实现可寻址的视场扫描。每个光学天线可以是包括光学天线、光学组合器、分光器和/或光电二极管的相干像素的一部分。因此，相干像素的子阵列或组可以包括光学天线的子阵列或组。

相干LIDAR系统可以被配置为在至少一个维度上控制从LIDAR系统发射的光(例如，光束、激光束)的方向。在一些实施方式中，光学天线以二维布置，使得LIDAR系统能够在二维中控制光的方向。在没有移动部件的情况下控制光的方向的能力可以减少在许多传统机械驱动LIDAR系统中存在的形状因子、成本和可靠性问题。

本公开中的用于相干LIDAR收发器的光学天线架构的装置和系统实现了固态的可寻址视场和可扩展的焦平面阵列，其可以用于例如自主车辆。这些和其他实施例结合图1至图10C更详细地描述。

图1图示了根据本公开的实施方式的LIDAR传感器100的芯片的图。根据各种实施方式，LIDAR传感器100可以是相干LIDAR系统，诸如调制LIDAR系统、CW LIDAR系统、FMCWLIDAR系统或另一相干LIDAR系统的一部分。根据实施方式，LIDAR传感器100是在芯片上的可切换相干像素阵列(SCPA)LIDAR传感器，其包括被配置为并发地扫描LIDAR系统的视场的一部分的光学天线。LIDAR传感器100可以是光子集成电路，并且可以被配置为以具有密集间距的波束执行块扫描。有利地，块扫描环境可以减少在扫描操作期间生成的点云中可能出现的伪影。附加地，相邻/靠近定位的光学天线组的并发操作支持低时延操作，从而在多个应用(诸如自主车辆操作)中提供改进的分辨率和改进的对象识别。

根据实施方式，LIDAR传感器100包括被耦合以向收发器104提供输入信号的输入端口102。输入信号可以是电信号、电光信号或光信号。输入信号可以是CW激光信号。输入信号可以是调制激光信号。输入信号可以是FMCW激光信号。收发器104包括光学开关106和被配置为能够以LIDAR系统对环境进行块扫描的多个光学天线阵列110。光学开关106通过通信信道108(例如，波导)从输入端口102接收输入信号。光学开关106选择性地将输入信号的至少一部分分配到光学天线阵列110，一次一个。根据实施方式，光学开关106是包括M个输出信道的有源开关并且可以被实施为具有高功率处理能力的氮化硅开关。

在一个实施方式中，光学开关106将来自输入端口102的输入信号路由到每个光学天线阵列110，在扫描操作期间(例如，在视场的每次扫描期间)一次一个。光学天线阵列110中的每一个是将输入信号的一部分路由到光学天线组(子阵列)以用于输入信号的并发传输的部件块或部件组。每个光学天线阵列110的部件还被配置为接收返回LIDAR信号并且将返回LIDAR信号从光信号转换为一个或多个电信号。

如图所示，根据实施方式，收发器104包括多个光学天线阵列110(为清楚起见，仅一个阵列被突出显示在虚线框中)。每个光学天线阵列110包括通过通信信道114(例如，波导)耦合到光学开关106的分光器112。每个光学天线阵列110包括相干像素116组(例如，子阵列)，该相干像素116组由若干(例如，8、50、100等)个体相干像素118组成。个体相干像素118中的每一个在空间上以一维图案(例如，线)或以二维图案(例如，矩形、另一种形状，或以非均匀分布)位于其他个体相干像素118附近。

相干像素116组通过多个通信信道120(例如，波导)耦合到分光器112。根据实施方式，分光器112包括无源分光器网络，其被配置为将输入信号从通信信道114均匀分布到通信信道120。

在实施方式中，光学开关106可以从M个光学天线阵列110中选择，并且分光器112将输入信号拆分到N个通信信道120，其中，数目N对应于在相干像素116组中的个体相干像素118的数目。N也是发射器和接收器信道的数目，因此N也可以定义可以由相干像素116组进行的并发(大约同时)测量的总数目。光学天线110的聚合能够被放置在透镜下以形成固态焦平面阵列。由于平行信道在该阵列中被空间分组，因此能够照射焦平面阵列的完整视场内的较小块，从而允许对完整视场进行动态寻址。

收发器104的架构的一个优点是光学开关106的使用减少了用于操作的光学端口的数目。光学端口的减少导致在输入端口102与个体相干像素118的光学天线(在图2A-2D中所示)之间的光学路径中更简单和更小的硅覆盖区。

尽管示出了单个收发器104，但是根据各种实施方式，LIDAR传感器100可以包括耦合到其他光学端口或耦合到输入端口102的多个收发器104。

图2A-图2D图示了根据本公开的实施方式的可以在LIDAR传感器100中利用的相干像素(例如，图1中所示的个体相干像素118)的各种实施方式。相干像素可以被配置为(1)将输入信号拆分成本地振荡器信号和传输信号，(2)将传输信号耦合到自由空间，(3)将返回信号耦合回相干像素，和/或(4)混合本地振荡器信号和返回信号。

图2A和图2B图示了根据本公开的实施方式的相干像素220和相干像素230。相干像素220包括光学天线200、光组合器201和分光器202。相干像素220在输入端口203处接收光信号(例如，调制激光信号、CW激光信号、FMCW激光信号等)。分光器202在输入端口203与光学天线200之间耦合。分光器202可以是双向2x2分光器，其被配置为将在输入端口203上接收的输入信号拆分进入天线端口205和本地振荡器端口206。天线端口205耦合到光学天线200。天线端口205被配置为向光学天线200提供传输信号并且被配置为从光学天线200接收返回信号。

根据实施方式，光学天线200是将光从片上波导发射到自由空间和/或将光从自由空间耦合到片上波导中的设备。光学天线200可以被实施为光栅耦合器、边缘耦合器、集成反射器或任何光斑大小转换器。光学天线200可以是偏振敏感的，对于具有一种特定偏振(例如，横向电(TE)或横向磁(TM))的光具有高得多的发射/耦合效率。光学天线200可以是互易的，并且因此可以收集来自被测量对象(例如，环境中的对象)的返回信号(例如，反射波束)。光学天线200将返回信号提供回分光器202的天线端口205。分光器202可以在输入端口203和返回信号端口204之间拆分返回信号，或者可以被配置为仅向返回信号端口204提供返回信号。分光器202可以配置为发射器和接收器共址的“伪循环器”。

光组合器201被配置为将本地振荡器信号与返回信号混合。光组合器201混合来自返回信号端口204的返回信号和来自本地振荡器端口206的本地振荡器信号以用于相干检测。光组合器201是光混合器，其能够是平衡的2x2光混合器。

相干像素220包括光电二极管对207，其被配置为将光信号转换成电信号以用于拍音检测。相干像素220可以称为平衡光电二极管(BPD)相干像素。

使用分光器202作为“伪循环器”可以消除针对每个单个像素具有分立循环器，这对于具有数百个像素的大规模阵列是不切实际的。因此，相干像素220的实施方式可以显著地降低成本和形状因子。例如，返回信号可以在输入端口203和返回信号端口204之间分开，而后者用于相干检测。

根据实施方式，相干像素230包括混合光学组合器209并且包括两个光电二极管对207以将返回信号和本地振荡器信号转换成电信号以用于拍音检测。根据实施方式，相干像素230使用混合光学组合器209来提供同相输出信号RX_I和正交输出信号RX_Q。同相输出信号RX_I和正交输出信号RX_Q能够用于解决速度距离歧义和/或在FMCW LIDAR系统中实现高级数字信号处理(DSP)算法。

图2C和图2D图示了根据本公开的实施方式的相干像素240和相干像素250。相干像素240和250包括可以简化在相干像素中使用的分光器设计的偏振拆分天线。

根据实施方式，相干像素240包括分光器212、偏振拆分天线210、光学组合器201和光电二极管对207。在输入端口203处接收输入信号。分光器212可以包括耦合到输入端口203的输入端口、天线端口215和本地振荡器端口214。路由到天线端口215的输入信号的一部分是使用具有一种偏振(例如，TM)的偏振拆分天线210直接从芯片发送出去。偏振拆分天线210收集来自测量对象的返回信号(反射波束)。偏振拆分天线210将正交偏振(例如TE)耦合到天线输出端口213(例如波导)并且将正交偏振返回信号直接地发送到光学组合器201。在该实施方式中，由偏振拆分天线210接收到的返回信号没有被任何附加的分光器或“伪循环器”进一步分开。

光学组合器201将来自天线输出端口213的接收到的返回信号与来自本地振荡器端口214的光信号的一部分光学混合以用于相干检测。光电二极管对207将组合/混合的光信号转换成电信号以用于拍音检测。

相干像素250包括混合光学组合器209和偏振拆分天线210，并且两个光电二极管对207将光信号转换成同相输出信号RX_I和正交输出信号RX_Q，它们是可用于拍音检测的电信号.

相干像素240和250的设计针对每个相干像素实现了高效的集成循环器，并且可以实现具有超高灵敏度的片上单站式FMCW LIDAR。

图3图示了根据本公开的实施方式的被配置为选择性地将本地振荡器信号路由到相干像素的LIDAR传感器300的芯片的图。LIDAR传感器300可以包括LIDAR传感器100(图1所示)的许多特征。LIDAR传感器300通过直接地提供外部本地振荡器信号来减少来自相干像素的分量，而不是让相干像素拆分在输入端口102处接收到的输入信号的其自身的部分。与相干像素被配置为生成其自身的本地振荡器信号相比，LIDAR传感器300被配置为向相干像素提供更强的本地振荡器信号。

根据实施方式，LIDAR传感器300包括耦合到分光器304以接收输入信号的一部分作为本地振荡器信号的本地振荡器网络302。本地振荡器网络302(例如，开关树)包括光学开关306，其被配置为选择性地将本地振荡器信号提供给多个分光器308中的一个。每个分光器308以通信信道310(例如，波导)耦合到光学开关306。根据实施方式，分光器308通过通信信道312耦合到相干像素116组。光学开关306可以类似于光学开关106并且可以被配置为在光学开关106向该特定的相干像素116组提供输入信号的同时向特定的相干像素116组提供本地振荡器信号。光学分光器308可以类似于分光器112并且可以包括多个无源分光器部件。

图4A和图4B图示了根据本公开的实施方式的相干像素400和410，其被配置为例如从本地振荡器网络302(图3中所示)接收外部本地振荡器信号。相干像素400和410被配置为在本地振荡器端口402处接收本地振荡器信号。根据实施方式，相干像素400和410包括与相干像素240和250(分别在图2C和图2D中所示)相似的特征。

图5A-图5C图示了可以在本公开的任何LIDAR系统中使用的光学开关的各种实施方式。图5A图示了可以是光学开关106和/或光学开关306的实施方式的光学开关506。根据实施方式，光学开关506是具有多个个体开关单元501的二叉树开关网络。个体开关单元501包括被配置为馈送两个光学移相器502的分光器500，该两个光学移相器502使用控制信号503和504来调谐每个臂的相位。光学开关506的电控制能够是使用两个控制的推挽方式或者能够是使用单一控制的单侧式。在实施方式中，使用光学组合器505来重新组合穿过光学移相器502的信号。基于控制信号503和504的操作，相长干涉或相消干涉发生并且导致光在两个输出之间切换。光学移相器502可以被实施为热光移相器和/或电光移相器。

图5B图示了根据实施方式的以微环谐振器(MRR)510的阵列实现的光学开关520。当设备的谐振频率与激光波长对齐时，每个MRR 510从主总线波导512拾取光信号。根据实施方式，电控制信号(例如，Ctrl 0、Ctrl 1、Ctrl 3、Ctrl M)能够用于设置阵列中的每个MRR 510的谐振，并且因此选择相干光信号(例如，FMCW光信号)通过其被传输和接收的输出端口511。

图5C图示了以微机电系统(MEMS)开关515的阵列实现的光学开关530。根据实施方式，每个MEMS开关515被配置为控制来自主总线波导512的光信号的方向，并且因此选择光信号通过其被传输和接收的输出端口(例如，Out 1,Out 2,Out 3,Out M)。

图6图示了根据本公开的实施方式的结合了LIDAR传感器100以形成可寻址焦平面阵列的LIDAR系统600。每个光学天线阵列110包括N个相干像素，当选择了特定的一个光学天线阵列110时，这些像素并发地传输输入信号。来自相干像素的输入信号通过透镜系统607的传输变成激光束608。光学天线阵列110中的每一个扫描透镜系统607的视场的一部分，这使得LIDAR系统600具有固态可寻址的视场。当光学开关106的输出选择光学天线阵列110中的特定一个时，N个相干像素中的每一个同时照射透镜系统607，该透镜系统607将入射光准直成以稍微不同的角度传播的N个出射激光束608。基于LIDAR传感器100中的相干像素间距并基于透镜系统607的特性，出射激光束608以稍微不同的角度传播。结果，每个光学天线阵列110照射焦平面阵列系统的完整视场的一小部分。

图7A图示了根据本公开的实施方式的用于将同相(I)和正交(Q)信号路由出光学天线阵列110的电气布线方案700，每个光学天线阵列包括N个相干像素。在图示的示例中，每第8个相干像素在总线702上连接在一起，并且总共2*N条总线从开关引出(N条用于同相信号，并且N条用于正交信号)。根据该布线方案，根据实施方式，总线702(包括信道RX_1、RX_2、RX_3、……、RX_N)一次由一个光学天线阵列110使用，因为光学开关106一次仅选择光学天线阵列110中的特定一个。

图7B图示了根据本公开的实施方式的用于将同相(I)和正交(Q)信号路由出光学天线阵列110的电气布线方案710，每个光学天线阵列110包括N个相干像素。在图示的示例中，光学天线阵列110被分割成两个(或更多个)更小的组，其在总线712和总线714上被读出。总线712包括输出信道RX1_1、RX1_2、RX1_3、……、RX1_N，并且总线714包括输出信道RX2_1、RX2_2、RX2_3、……、RX2_N。然后这些更小的组内的每第8个相干像素被连接到公共总线(例如，总线712或总线714)上并且被路由出阵列。在本示例中，如果存在相干像素的P个子组，则总共有2*P*N个离开光学天线阵列的信号总线。这些2*P*N个总线然后能够例如使用电气开关来合并以减少信号线的总量。

图8图示了根据本公开的一个或多个实施方式的利用光的两个偏振来改进FMCWLIDAR系统的性能的相干像素813的图。源自激光器的输入光801进入相干像素813并且被X/(1-X)分光器802(也称为分光器802)拆分。X％的光(其构成TX信号)离开分光器802的顶部端口，并且(1-X)％的光(其构成本地振荡器(LO)信号)离开分光器802的底部端口。TX信号进入偏振组件820。如图所示，偏振组件820包括偏振分光器803和偏振不敏感自由空间耦合器804。然而，在其他实施方式中，偏振分光器803和偏振不敏感自由空间耦合器804可以用单个偏振拆分垂直芯片到自由空间耦合器代替。偏振分光器803(也称为偏振器)，分离横向电(TE)和横向磁(TM)偏振光。因为TX信号光是TE偏振的，所以该光被耦合到偏振分光器803右侧的顶部端口。TM偏振的光通过偏振分光器803右侧的底部端口离开。离开偏振分光器803的TX信号进入偏振不敏感自由空间耦合器804，偏振不敏感自由空间耦合器804生成具有与相干像素813的TE场匹配的线性偏振的自由空间光束805。偏振不敏感自由空间耦合器804是光学天线的示例。例如，偏振不敏感自由空间耦合器804可以是垂直光栅、边缘耦合器(例如倒锥形波导)、或成角度的反射器。

自由空间光束805传播通过将线性偏振光束转换为圆偏振光束807的四分之一波片806。现在的圆偏振光807传播一段距离，这延迟了相对于LO信号的光。该光束从目标表面808反射，产生(返回信号)反射光束809。取决于表面特性，该反射光束可以维持其圆偏振或者其偏振可以变得随机化。反射光束809通过自由空间和四分之一波片806传播回来。如果反射光束809维持保持其圆偏振，则传输光束810将具有TM偏振(相对于原始传输和接收相干像素813)。如果反射光束809具有随机偏振，则传输光束810将具有随机偏振。传输光束810耦合回到相干像素813并且传播回到偏振分光器803的顶部右侧端口。如果接收到的光束是TM偏振的，则所有光将被耦合到偏振分光器803的底部左侧端口。如果接收到的波束是随机偏振的，那么名义上一半的光功率将被耦合到底部左侧端口。耦合到偏振分光器803的底部左侧端口的光进入双输入功率光混合器811，其将延迟接收到的信号与LO信号混合。光混合器811生成由FMCW LIDAR系统解释的一个或多个电信号812。移除四分之一波片可能会影响偏振维持靶面的系统性能，但不影响该思路的基本原理。

偏振组件820可以被配置为形成传输信号；偏振传输信号以具有第一偏振；基于与第一偏振正交的第二偏振来偏振反射信号(经由804内耦合)以形成返回信号；并且将返回信号耦合到用于光学检测的第二波导(例如，朝向811)。

相干像素813例如可以是相干像素118(图1所示)。相干像素813也可以是上文参考图2A-图2B描述的相干像素的实施例。例如，分光器202可以用X/(1-X)分光器802和偏振分光器803代替，并且光学天线200可以用偏振不敏感自由空间耦合器804代替。

图9图示了根据本公开的一个或多个实施方式的基于可切换相干像素阵列(SCPA)的FMCW LIDAR系统900的系统图，作为相干LIDAR系统的特定示例。扫描器模块901包括具有单个或多个FMCW收发器信道的SCPA LIDAR芯片905和包括一个或多个光学元件的透镜系统903。在一些实施例中，透镜系统903是透镜系统607的实施例。

SCPA LIDAR芯片905包括一个或多个调频连续波(FMCW)LIDAR收发器(例如，收发器104)，其被实现为一个或多个光子集成电路。用于收发器的光子集成电路可以包括输入端口、多个光学天线、光学开关、多个分光器和多个混合器。

输入端口被配置为接收调频激光信号。光学开关被配置为将输入端口可切换地耦合到光学天线，从而在输入端口与光学天线之间形成光路。对于从输入端口到光学天线之一的每个光路，分光器沿光路耦合并且被配置为：将接收到的激光信号的一部分拆分成本地振荡器信号和传输信号，其中传输信号经由光学天线发射，并且经由光学天线接收传输信号的反射作为反射信号；并且输出作为反射信号的一部分的返回信号。对于每个分光器，混合器被耦合以从分光器接收返回信号和本地振荡器信号，该混合器被配置为混合返回信号和本地振荡器信号以生成一个或多个输出信号用于确定LIDAR系统的视场(也称为扫描器模块901的视场)的深度信息。

在一些实施例中，透镜系统903产生沿一个或多个角度维度(例如，方位角或仰角)扫描扫描器模块901视场的准直传输信号。扫描器模块901沿一个角度维度具有5度或更好的视场。并且在具有光学天线的二维布置(例如，矩形网格)的实施例中，来自多个光学天线的信号可以在扫描器模块901的视场内以二个维度进行扫描。例如，以第一维度和第二维度进行扫描，并且扫描器模块901视场沿着第一维度为5度或更好并且沿着第二维度为5度或更好。可以通过选择性地使用不同的相干像素来执行以上示例中的二维扫描。

扫描器模块901还可以包括扫描镜902以辅助激光束扫描和/或四分之一波片(QWP)904以改进偏振相关灵敏度。在使用扫描镜902的实施例中，扫描器模块901视场沿第一维度为5度或更好(经由选择性使用相干像素进行扫描)，并且沿第二维度为10度或更好(至少部分经由扫描镜902的移动进行扫描)。LIDAR芯片905的光源能够直接集成到同一芯片上或通过光纤部件耦合。如图所示，光源能够是调制激光源、CW激光源、FMCW激光源907或生成用于相干LIDAR操作的输入信号的另一相干激光源。FMCW激光源907能够通过光学放大器906进一步放大以增加FMCW LIDAR的范围。光学放大器906能够是半导体光学放大器(SOA)芯片或掺铒光纤放大器(EDFA)。FMCW激光源907由激光驱动器电路908控制，该电路通常是可控低噪声电流源。相干像素的输出进入跨阻抗放大器(TIA)电路911的阵列。片上开关由开关驱动器阵列910控制。FMCW处理引擎909能够以一个或多个FPGA、ASIC或DSP芯片来实现，其包含以下功能性：SCPA控制和校准逻辑915、FMCW LIDAR帧管理和点云处理914、多信道模数转换器916、FMCW LIDAR DSP 912和FMCW激光啁啾控制和校准逻辑913。在以CMOS硅光子平台实现SCPA LIDAR芯片905的情况下，一些甚至所有电路功能性能够以单个芯片上的光子电路单片实现。FMCW处理引擎的数据输出920包括深度信息。深度信息可以包括例如典型LIDAR点云的三维位置数据和FMCW LIDAR能够测量的其他信息，诸如速度、反射率等。

图9示出了示例LIDAR系统。在可替选的配置中，不同的和/或附加的部件可以包括在LIDAR系统中。附加地，结合图9中所示的一个或多个部件描述的功能性可以以与结合图9描述的方式不同的方式分布在部件中。例如，在一些实施例中，SCPA LIDAR芯片905可以与扫描器模块901分离。

图10A图示了根据本公开的各方面的示例自主车辆1000，其可以包括在LIDAR设备中在图1-图9的任何LIDAR部件。所示的自主车辆1000包括传感器阵列，其被配置为捕获自主车辆的外部环境的一个或多个对象并且生成与所捕获的一个或多个对象相关的传感器数据以用于控制自主车辆1000的操作。图10A示出了传感器1033A、1033B、1033C、1033D和1033E。图10B图示了除了传感器1033A、1033B、1033C、1033D和1033E之外还包括传感器1033F、1033G、1033H和1033I的自主车辆1000的俯视图。传感器1033A、1033B、1033C、1033D、1033E、1033F、1033G、1033H和/或1033I中的任何一个可以包括LIDAR设备，该设备包括图1-图9的任何LIDAR部件。图10C图示了用于自主车辆1000的示例系统1099的框图。例如，自主车辆1000可以包括动力总成1002，该动力总成1002包括由能量源1006提供动力并且能够为传动系统1008提供动力的原动机1004。自主车辆1000还可以包括控制系统1010，其包括方向控制1012、动力总成控制1014和制动控制1016。自主车辆1000可以实现为任何数量的不同车辆，包括能够运送人和/或货物并且能够在各种不同环境中行驶的车辆。应当理解，上述部件1002-1016能够基于利用这些部件的车辆类型而广泛变化。

例如，下文讨论的实施方式将集中于轮式陆地车辆，诸如汽车、厢式货车、卡车或公共汽车。在这样的实施方式中，原动机1004可以包括一个或多个电动机和/或内燃机(以及其他)。能源可以包括例如燃料系统(例如，提供汽油、柴油、氢气)、电池系统、太阳能面板或其他可再生能源、和/或燃料电池系统。传动系统1008可以包括车轮和/或轮胎连同变速器和/或适合于将原动机1004的输出转换成车辆运动的任何其他机械驱动部件，以及被配置成可控地停止或减慢自主车辆1000的一个或多个制动器和适用于控制自主车辆1000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，使自主车辆1000的一个或多个车轮能够围绕大致垂直的轴枢转以改变车轮的旋转平面相对于车辆的纵轴的角度)。在一些实施方式中，可以使用动力总成和能源的组合(例如，在电动/燃气混合动力车辆的情况下)。在一些实施方式中，多个电动机(例如，专用于个体车轮或车轴)可以用作原动机。

方向控制1012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自主车辆1000能够遵循期望的轨迹。动力总成控制1014可以被配置成控制动力总成1002的输出，例如，控制原动机1004的输出功率，控制传动系统1008中的变速器的齿轮，从而控制自主车辆1000的速度和/或方向。制动控制1016可以被配置为控制一个或多个使自主车辆1000减速或停止的制动器，例如，耦合到车辆的车轮的盘式或鼓式制动器。

其他车辆类型，包括但不限于越野车辆、全地形或履带式车辆、或建筑设备将必然利用不同的动力总成、传动系统、能源、方向控制、动力总成控制和制动控制，如将由受益于本公开的普通技术人员所理解的。此外，在一些实施方式中，一些部件能够被组合，例如，其中车辆的方向控制主要通过改变一个或多个原动机的输出来处理。因此，本文公开的实施方式不限于本文描述的技术在自主轮式陆地车辆中的特定应用。

在所示实施方式中，在车辆控制系统1020中实施对自主车辆1000的自主控制，车辆控制系统1020可以包括处理逻辑1022中的一个或多个处理器和一个或多个存储器1024，其中处理逻辑1022被配置为执行存储在存储器1024中的程序代码(例如，指令1026)。处理逻辑1022可以包括例如(多个)图形处理单元(GPU)和/或(多个)中央处理单元(CPU)。车辆控制系统1020可以被配置为响应于红外返回波束来控制自主车辆1000的动力总成1002，该红外返回波束是通过(多个)波导传播到自主车辆1000的外部环境中并且反射回以接收LIDAR像素的红外传输波束的反射。

传感器1033A-1033I可以包括适合于从自主车辆的周围环境收集数据以用于控制自主车辆的操作的各种传感器。例如，传感器1033A-1033I能够包括RADAR单元1034、LIDAR单元1036、(多个)3D定位传感器1038，例如卫星导航系统，诸如GPS、GLONASS、北斗、伽利略或指南针。图1-图9的LIDAR部件可以包括在LIDAR单元1036的干涉仪、调制器和/或谐振器中。LIDAR单元1036可以包括例如分布在自主车辆1000周围的多个LIDAR传感器。在一些实施方式中，(多个)3D定位传感器1038能够使用卫星信号来确定车辆在地球上的位置。传感器1033A-1033I能够可选地包括一个或多个超声波传感器、一个或多个相机1040和/或惯性测量单元(IMU)1042。在一些实施方式中，相机1040能够是单像或立体相机并且能够记录静态和/或视频图像。相机1040可以包括被配置为捕获自主车辆1000的外部环境中的一个或多个对象的图像的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。IMU 1042能够包括能够检测自主车辆1000在三个方向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)可以用于监测自主车辆1000的一个或多个车轮的旋转。

传感器1033A-1033I的输出可以被提供给控制子系统1050，包括定位子系统1052、轨迹子系统1056、感知子系统1054和控制系统接口1058。定位子系统1052被配置为确定自主车辆1000在其周围环境中的位置和定向(有时也被称为“姿态”)，并且通常在特定地理区域内。能够将自主车辆的位置与同一环境中的附加车辆的位置进行比较，作为生成标记的自主车辆数据的一部分。感知子系统1054可以被配置为检测、跟踪、分类和/或确定自主车辆1000周围环境中的对象。轨迹子系统1056被配置为在给定期望目的地的特定时间帧内生成自主车辆1000的轨迹以及环境中的静态和移动对象。根据若干实施方式的机器学习模型能够用于生成车辆轨迹。控制系统接口1058被配置为与控制系统1010通信以实现自主车辆1000的轨迹。在一些实施方式中，机器学习模型能够用于控制自主车辆以实现计划的轨迹。

应当理解，针对车辆控制系统1020在图10C中所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个体的传感器。在一些实施方式中，图10C中所示的不同类型的传感器被用于冗余和/或用于覆盖自主车辆周围环境中的不同区域。在一些实施方式中，可以使用不同类型和/或组合的控制子系统。此外，虽然子系统1052-1058被示为与处理逻辑1022和存储器1024分离，但应当理解，在一些实施方式中，子系统1052-1058的一些或所有功能性可以以诸如驻留在存储器1024中并且由处理逻辑1022执行的指令1026的程序代码来实现，并且这些子系统1052-1058在一些情况下可以使用相同的(多个)处理器和/或存储器来实现。一些实施方式中的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”)、各种实时控制器等来实现，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1020中的各种部件可以以各种方式联网。

在一些实施方式中，不同的架构，包括软件、硬件、电路逻辑、传感器和网络的各种组合可以用于实现图10C中所示的各种部件。例如，每个处理器可以实现为微处理器，并且每个存储器可以表示包括主存储的随机存取存储器(“RAM”)设备，以及任何补充级别的存储器，例如缓存存储器、非易失性或备份存储器(例如，可编程存储器或闪存)、或只读存储器。此外，每个存储器可以被认为包括物理上位于自主车辆1000中的别处的存储器，例如处理器中的任何缓存存储器，以及用作虚拟存储器的任何存储容量，例如存储在大容量存储设备或另一个计算机控制器上。图10C中所示的处理逻辑1022或完全独立的处理逻辑可以用于在自主控制的目的之外实现自主车辆1000中的附加功能性，例如，控制娱乐系统、操作门、灯或便利特征。

此外，对于附加的存储，自主车辆1000还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)、固态存储驱动器(“SSD”)、网络附加存储、存储区域网络和/或磁带驱动器等。此外，自主车辆1000可以包括用户接口1064以使得自主车辆1000能够接收来自乘客的多个输入并且为乘客生成输出，例如一个或多个显示器、触摸屏、语音和/或手势接口、按钮和其他触觉控件。在一些实施方式中，可以通过另一台计算机或电子设备接收来自乘客的输入，例如通过移动设备上的应用或通过web接口。

在一些实施方式中，自主车辆1000可以包括一个或多个网络接口，例如网络接口1062，适合于与一个或多个网络1070(例如局域网(“LAN”)、广域网(“WAN”)、无线网络和/或互联网等)通信以允许与其他计算机和电子设备(包括例如中央服务，诸如云服务)进行信息通信，自主车辆1000从中接收用于其自主控制的环境和其他数据。在一些实施方式中，由一个或多个传感器1033A-1033I收集的数据能够通过网络1070上传到计算系统1072以进行附加处理。在这样的实施方式中，在上传之前，时间戳能够与车辆数据的每个实例相关联。

图10C中所示的处理逻辑1022以及本文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运行并且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、模块或数据结构，如可以在下文更详细描述的。此外，各种应用、部件、程序、对象或模块也可以在通过网络1070耦合到自主车辆1000的另一台计算机中的一个或多个处理器上执行，例如，在分布式、基于云的或客户端服务器计算环境中，由此，实现计算机程序功能所需的处理可以通过网络分配给多台计算机和/或服务。

为实现本文所述的各种实施方式而执行的例程，无论是作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，或者甚至是其子集，在本文中将被称为“程序代码”。程序代码通常包括一个或多个指令，这些指令在不同时间驻留在各种存储器和存储设备中，并且当被一个或多个处理器读取和执行时，执行施行体现本发明各个方面的步骤或元素所必需的步骤。此外，虽然实施方式已经并且在下文中可以在全功能计算机和系统的上下文中进行描述，但是应当理解，本文描述的各种实施方式能够作为程序产品以各种形式分发，并且该实施方式能够被实现，而无论用于实际执行分发的特定类型的计算机可读介质如何。计算机可读介质的示例包括有形的、非暂时性介质，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。

此外，下文中描述的各种程序代码可以基于其在特定实施方式中实现的应用程序来识别。然而，应当理解，以下任何特定的程序命名法只是为了方便而使用，因此本发明不应限于仅在由这种命名法标识和/或暗示的任何特定应用中使用。此外，考虑到通常有无数种方式可以将计算机程序组织成例程、过程、方法、模块、对象等，以及可以在各种软件层之间分配程序功能性的各种方式驻留在典型计算机中(例如，操作系统、库、API、应用、小应用)，应当理解，本发明不限于本文描述的程序功能性的特定组织和分配。

受益于本公开的本领域技术人员将认识到在图10C中所示的示例性环境不旨在限制本文公开的实施方式。实际上，本领域的技术人员将认识到在不脱离本文公开的实施方式的范围的情况下，可以使用其他可替选的硬件和/或软件环境。

在本公开的实施方式中，可见光可以被定义为具有大约380nm-700nm的波长范围。非可见光可以被定义为波长在可见光范围之外的光，诸如紫外光和红外光。波长范围约为700nm-1mm的红外光包括近红外光。在本公开的各方面，近红外光可以被定义为具有大约700nm-1.6μm的波长范围。

在本公开的各方面，术语“透明”可以被定义为具有大于90％的光透射率。在一些方面，术语“透明”可以被定义为具有大于90％的可见光透射率的材料。

本公开中的术语“处理逻辑”可以包括一个或多个处理器、微处理器、多核处理器、专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)以执行本文公开的操作。在一些实施方式中，存储器(未示出)被集成到处理逻辑中以存储指令以执行操作和/或存储数据。处理逻辑还可以包括模拟或数字电路以执行根据本公开的实施方式的操作。

本公开中描述的一个或多个“存储器”可以包括一个或多个易失性或非易失性存储器架构。一个或多个“存储器”可以是以任何方法或技术实现的可移动和不可移动介质，用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的信息。示例存储器技术可以包括RAM、ROM、EEPROM、闪存、CD-ROM、数字多功能磁盘(DVD)、高清多媒体/数据存储磁盘、或其他光学存储、磁卡带、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备，或任何其他能够用于存储信息以供计算设备访问的非传输介质。

网络可以包括任何网络或网络系统，例如但不限于以下内容：对等网络；局域网(LAN)；广域网(WAN)；公共网络，诸如互联网；专用网络；蜂窝网络；无线网络；有线网络；无线和有线组合网络；以及卫星网络。

通信信道可以包括使用IEEE 802.11协议、蓝牙、SPI(串行外设接口)、I2C(内部集成电路)、USB(通用串行端口)、CAN(控制器局域网)、蜂窝数据协议(例如3G、4G、LTE、5G)、光通信网络、互联网服务提供商(ISP)、对等网络、局域网(LAN)、广域网(WAN)，公共网络(例如“互联网”)、专用网络、卫星网络或其他网络的一个或多个有线或无线通信，或者通过以上各项进行路由。

计算设备可以包括台式计算机、膝上型计算机、平板电脑、平板手机、智能电话、功能电话、服务器计算机等。服务器计算机可以远程位于数据中心或存储在本地。

上面解释的过程是根据计算机软件和硬件来描述的。所描述的技术可以构成体现在有形或非暂时性机器(例如，计算机)可读存储介质中的机器可执行指令，其在由机器执行时将使机器执行所描述的操作。此外，这些过程可以体现在硬件中，诸如专用集成电路(“ASIC”)或其他。

有形非暂时性机器可读存储介质包括以机器(例如，计算机、网络设备、个人数字助理、制造工具、具有一个或多个处理器集合的任何设备等)可访问的形式提供信息的任何机制。例如，机器可读存储介质包括可记录/不可记录介质(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存设备等)。

本发明的示例性实施方式的上述描述，包括摘要中描述的内容，并非旨在穷举或将本发明限制为所公开的精确形式。虽然本文出于说明目的描述了本发明的具体实施方式和示例，但是在本发明的范围内可以进行各种修改，如相关领域的技术人员将认识到的那样。

能够根据以上详细描述对本发明进行这些修改。所附权利要求中使用的术语不应被解释为将本发明限制为说明书中公开的具体实施方式。相反，本发明的范围将完全由所附权利要求确定，其将根据已建立的权利要求解释原则来解释。

Claims (15)

1.一种用于光检测和测距(LIDAR)传感器系统的收发器，包括：

多个光学天线阵列，其中，所述多个光学天线阵列中的至少两个包括：

多个光学天线；和

分光器，所述分光器耦合到所述多个光学天线；以及

光学开关，所述光学开关耦合到所述多个光学天线阵列，

其中，所述光学开关被配置为选择性地向所述多个光学天线阵列中的至少一个提供输入信号。

2.根据权利要求1所述的用于LIDAR传感器系统的收发器，其中，所述输入信号是调制激光信号，其中，所述光学开关包括：

有源分光器，所述有源分光器选择性地将所述调制激光信号耦合到所述多个光学天线阵列中的仅一个。

3.根据权利要求1所述的用于LIDAR传感器系统的收发器，其中，所述输入信号是调频连续波(FMCW)激光信号，其中，所述光学开关包括：

有源分光器，所述有源分光器选择性地将所述FMCW激光信号耦合到所述多个光学天线阵列中的仅一个。

4.根据权利要求1所述的用于LIDAR传感器系统的收发器，其中，所述光学开关在所述收发器的扫描时段内一次一个地将所述输入信号光学地耦合到多个光学天线阵列中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的用于LIDAR传感器系统的收发器，其中，所述分光器包括多个无源分光器，所述多个无源分光器被配置为在所述多个光学天线阵列中的选定的一个中的所述多个光学天线之间拆分所述输入信号的一部分。

6.根据权利要求1所述的用于LIDAR传感器系统的收发器，其中，所述分光器被配置为能够并发传输来自所述多个光学天线的所述输入信号。

7.根据权利要求1所述的用于LIDAR传感器系统的收发器，其中，所述多个光学天线以一维图案或二维图案布置。

8.根据权利要求1所述的用于LIDAR传感器系统的收发器，其中，所述多个光学天线阵列中的至少一个包括光学像素，其中，所述光学像素包括：

所述多个光学天线中的至少一个；以及

光学组合器，所述光学组合器耦合到所述多个光学天线中的所述至少一个，其中，所述光学组合器被配置为接收本地振荡器信号并且从所述多个光学天线中的所述至少一个接收返回LIDAR信号，其中，所述光学组合器被配置为提供组合输出信号。

9.根据权利要求8所述的用于LIDAR传感器系统的收发器，其中，所述光学像素还包括多个光电二极管，所述多个光电二极管被配置为将所述组合输出信号转换为表示LIDAR拍音的电信号。

10.根据权利要求1所述的用于LIDAR传感器系统的收发器，还包括：

本地振荡器，所述本地振荡器被配置为向所述多个光学天线阵列提供多个本地振荡器信号。

11.根据权利要求10所述的用于LIDAR传感器系统的收发器，其中，所述本地振荡器包括：

多个分光器，所述多个分光器被配置为向所述多个光学天线阵列提供多个振荡器信号；以及

第二光学开关，所述第二光学开光耦合到所述多个分光器并且被配置为选择性地将所述输入信号的一部分提供给所述多个分光器中的至少一个。

12.根据权利要求11所述的用于LIDAR传感器系统的收发器，其中，所述多个分光器中的至少一个包括多个无源分光器，所述多个无源分光器被配置为在所述多个光学天线阵列中的选定的一个中的所述多个光学天线之间拆分所述输入信号的一部分。

13.根据权利要求1所述的用于LIDAR传感器系统的收发器，其中，所述多个光学天线阵列中的所述至少两个包括输出信号总线，其中，所述多个光学天线阵列中的第一光学天线阵列的多个光学天线与所述多个光学天线阵列中的第二光学天线阵列共享所述输出信号总线。

14.一种包括根据权利要求1至13中任一项所述的用于LIDAR传感器系统的收发器的自主车辆控制系统。

15.一种包括根据权利要求1至13中任一项所述的用于LIDAR传感器系统的收发器的自主车辆。