CN117561655A - 调频非线性校准装置及校准方法 - Google Patents

调频非线性校准装置及校准方法 Download PDF

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CN117561655A CN202180099290.8A CN202180099290A CN117561655A CN 117561655 A CN117561655 A CN 117561655A CN 202180099290 A CN202180099290 A CN 202180099290A CN 117561655 A CN117561655 A CN 117561655A
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Abstract

一种调频非线性校准装置(100)及校准方法，校准装置(100)包括:光源(110)、分光模块(120)，延时模块(130)和控制模块(140)，延时模块(130)包括用于传输第一光信号和/或第二光信号的脊形波导(133)；脊形波导(133)包括脊形弯曲波导(1331)和连接脊形弯曲波导(1331)的脊形直波导(1332)。采用波导作为延时模块(130)相较于相关技术中采用几米甚至更长的光纤作为延时模块(130)而言，能够大大缩减延时模块(130)的尺寸，进而缩减整个FMCW激光雷达的尺寸，使得FMCW激光雷达的应用场景更广；另一方面，脊形波导(133)传输损耗更低。同时，将脊形波导(133)设置成包括脊形弯曲波导(1331)和脊形直波导(1332)，相较于整体采取直线分布而言，能够进一步的缩减脊形波导(133)的占据空间，实现设备的小型化。

Description

调频非线性校准装置及校准方法 技术领域
本申请涉及光器件技术领域，尤其涉及一种调频非线性校准装置及校准方法。
背景技术
在激光雷达系统中，FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave，调频连续波)激光雷达系统利用回波信号与发射参考本振信号的频率差来计算探测距离，具有较高的抗干扰能力，进而得到了广泛的应用。
然而，相关技术中的FMCW激光雷达系统，由于其校准装置中一般采用光纤作为延时模块，而光纤的尺寸一般高达几米甚至更长，如此，造成了FMCW激光雷达系统体型的巨大，应用场景受到限制。
发明内容
本申请实施例提供了一种调频非线性校准装置及校准方法，通过将延时模块设置成包括脊形波导，相较于相关技术中采用几米甚至更长的光纤作为延时模块而言，能够大大缩减延时模块的尺寸，进而缩减整个FMCW激光雷达的尺寸，使得FMCW激光雷达的应用场景更广。
第一方面，本申请实施例提供了一种调频非线性校准装置，包括：
光源，用于发出光信号；
分光模块，用于将所述光信号分为第一光信号和第二光信号；
延时模块，用于传输所述第一光信号和/或所述第二光信号，且使所述第一光信号与所述第二光信号具有不同的光程；
控制模块，用于接收经所述延时模块传输后的所述第一光信号和所述第二光信号，并对所述第一光信号和所述第二光信号进行相干混频和光电转换以得到电信号，之后根据所述电信号对所述光源发出的所述光信号的频率进行校准；
其中，所述延时模块包括用于传输所述第一光信号和/或所述第二光信号的脊形波导，所述脊形波导包括脊形弯曲波导和连接所述脊形弯曲波导的脊形直波导。
在其中一些实施例中，所述脊形弯曲波导包括圆弧段和两个弧形过渡段，两个所述弧形过渡段分别位于所述圆弧段的两端且均与所述圆弧段连接，自每个所述弧形过渡段连接所述圆弧段的一端至远离所述圆弧段的一端的方向上，每个所述弧形过渡段的曲率半径由等于所述圆弧段的曲率半径逐渐变化至无穷大；所述脊形直波导连接所述弧形过渡段远离所述圆弧段的一端。
在其中一些实施例中，所述脊形波导包括多个所述脊形直波导，沿所述脊形波导的长度方向，相邻两个所述脊形直波导之间通过至少一个所述脊形弯曲波导连接。在其中一些实施例中，所述脊形波导呈螺旋分布，所述脊形波导的所有螺旋层中，位于相邻螺旋层且平行的两个所述脊形直波导之间的间距小于所述圆弧段的曲率半径。
在其中一些实施例中，所有的所述脊形直波导均沿第一直线方向依次排布，所述第一直线方向与所述脊形直波导的延伸方向不同；或，
所有的所述脊形直波导均沿第一螺旋线方向依次排布；或，
其中部分所述脊形直波导均沿所述第一螺旋线方向依次排布，剩余部分所述脊形直波导均沿第二螺旋线方向依次排布，且所述第一螺旋线方向与所述第二螺旋线方向的旋向相同，且所述其中部分所述脊形直波导中位于中心的一个所述脊形直波导与所述剩余部分所述脊形直波导中位于中心的一个所述脊形直波导经至少一个所述脊形弯曲波导连接。
在其中一些实施例中，所述脊形波导内形成有空隙，所述空隙处设置有超材料结构。
在其中一些实施例中，沿所述脊形波导的长度方向，相邻且夹角大于0°及小于180°的两个所述脊形直波导分别为第二脊形直波导和第三脊形直波导，所述第二脊形直波导和所述第三脊形直波导围合形成第一区间，所述第二脊形直波导与所述第三脊形直波导之间通过一个所述脊形弯曲波导连接，且所述脊形弯曲波导的所述圆弧段的圆心位于所述第一区间。
在其中一些实施例中，沿所述脊形波导的长度方向，相邻且平行的两个所述脊形直波导分别为第二脊形直波导和第三脊形直波导，所述第二脊形直波导与所述第三脊形直波导之间通过两个所述脊形弯曲波导连接；两个所述脊形弯曲波导中，连接所述第二脊形直波导的为第一脊形弯曲波导，连接所述第三脊形直波导的为第二脊形弯曲波导，
沿所述第二脊形直波导的长度方向，所述第一脊形弯曲波导和所述第二脊形弯曲波导位于所述第二脊形直波导和所述第三脊形直波导的同侧，所述第二脊形直波导、所述第一脊形弯曲波导、所述第二脊形弯曲波导和所述第三脊形直波导围合形成第二区间，所述第一脊形弯曲波导和所述第二脊形弯曲波导的所述圆弧段的圆心均位于所述第二区间；或
沿所述第二脊形直波导的长度方向，所述第一脊形弯曲波导和所述第二脊形弯曲波导均位于所述第二脊形直波导和所述第三脊形直波导之间，所述第一脊形弯曲波导与所述第二脊形直波导围合形成第三区间，所述第一脊形弯曲波导的所述圆弧段的圆心位于所述第三区间，所述第二脊形弯曲波导与所述第三脊形直波导围合形成第四区间，所述第二脊形弯曲波导的所述圆弧段的圆心位于所述第四区间。
在其中一些实施例中，所述分光模块包括：
第一分光器，用于将所述光信号分为第一部分和第二部分，所述第一部分用于系统输出以照射至目标物体；以及
第二分光器，用于将所述第二部分分为所述第一光信号和所述第二光信号。
在其中一些实施例中，所述延时模块还包括：
环形器，所述环形器的第一端口连接所述分光模块分出的所述第一光信号或所述第二光信号，所述环形器的第二端口连接所述脊形波导的一端，所述脊形波导的另一端连接光反射结构，所述环形器的第三端口连接所述控制模块。
在其中一些实施例中，所述控制模块包括：
光混频器，用于接收经所述延时模块传输后的所述第一光信号和所述第二光信号，并将所述第一光信号和所述第二光信号进行相干混频，得到频差信号；
平衡探测器，用于接收所述频差信号，并对所述频差信号进行光电转化以得到电信号；
校准电路，用于接收所述电信号，并将所述电信号与预设电信号进行比对，以输出调频信号；以及
调频信号发生器，用于接收所述调频信号，并根据所述调频信号校准所述光源发出的所述光信号的频率。
在其中一些实施例中，所述平衡探测器包括：
光电探测器，用于接收所述频差信号，并对所述频差信号进行光电转换以得到电流信号；
跨阻放大器，用于接收所述电流信号，并将所述电流信号转换为电压信号。
在其中一些实施例中，还包括芯片，所述芯片包括基材，
所述脊形波导设置于所述基材上；或
所述脊形波导设置于所述基材上，且所述分光器、所述光混频器、所述光电探测器、所述跨阻放大器中的至少一个设置于所述基材上。
第二方面，本申请实施例提供了一种调频非线性校准方法，包括：
步骤S02：光源发出光信号；
步骤S04：分光模块将所述光信号分为第一光信号和第二光信号；
步骤S06：延时模块传输所述第一光信号和/或所述第二光信号，且使所述第一光信号与所述第二光信号具有不同的光程；其中，所述延时模块包括用于传输所述第一光信号和/或所述第二光信号的脊形波导，所述脊形波导包括脊形弯曲波导和连接所述脊形弯曲波导的脊形直波导；
步骤S08：控制模块接收经所述延时模块传输后的所述第一光信号和所述第二光信号，并对所述第一光信号和所述第二光信号进行相干混频和光电转换以得到电信号，之后根据所述电信号对所述光源发出的所述光信号的频率进行校准；
步骤S10：将所述光源发出的所述光信号的调频非线性度与预设值进行比较，若小于所述预设值则校准结束，否则循环步骤S02、步骤S04、步骤S06、步骤S08和步骤S10。
本申请的调频非线性校准装置及方法，通过将延时模块设置成包括脊形波导，一方面采用波导作为延时模块相较于相关技术中采用几米甚至更长的光纤作为延时模块而言，能够大大缩减延时模块的尺寸，进而缩减整个FMCW激光雷达的尺寸，使得FMCW激光雷达的应用场景更广；另一方面，脊形波导相较于条形波导而言，传输损耗更低。同时，将脊形波导设置成包括脊形弯曲波导和连接脊形弯曲波导的脊形直波导，相较于将脊形波导整体采取直线分布而言，能够进一步的缩减脊形波导的占据空间，实现设备的小型化且降低成本。
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是相关技术中包括条形波导的光器件的截面图；
图2是相关技术中包括脊形波导的光器件的截面图；
图3是本申请实施例提供的调频非线性校准装置的第一种结构框图；图中，各部件之间经实线连接表示光信号的传输，各部件之间经虚线连接表示电信号的传输；
图4是本申请实施例提供的调频非线性校准装置的第二种结构框图；图中，各部件之间经实线连接表示光信号的传输，各部件之间经虚线连接表示电信号的传输；
图5是本申请实施例提供的调频非线性校准装置的第三种结构框图；图中，各部件之间经实线连接表示光信号的传输，各部件之间经虚线连接表示电信号的传输；
图6是本申请实施例提供的调频非线性校准装置中脊形波导的第一种俯视图；
图7是图6示出的脊形波导中脊形弯曲波导的俯视图；
图8是本申请实施例提供的调频非线性校准装置中脊形波导的第二种俯视图；
图9是本申请实施例提供的调频非线性校准装置的第四种结构框图；图中，各部件之间经实线连接表示光信号的传输，各部件之间经虚线连接表示电信号的传输；
图10是本申请实施例提供的调频非线性校准装置的第五种结构框图；图中，各部件之间经实线连接表示光信号的传输，各部件之间经虚线连接表示电信号的传输；
图11是本申请实施例提供的调频非线性校准装置的校准结果曲线图；
图12是本申请实施例提供的调频非线性校准装置中脊形波导的第三种俯视图；
图13是本申请实施例提供的调频非线性校准装置中脊形波导的第四种俯视图；
图14是本申请实施例提供的调频非线性校准装置中脊形波导的第五种俯视图；
图15是图13示出的脊形波导与条形波导连接时的俯视图；
图16是本申请实施例提供的调频非线性校准装置中第六种脊形波导与条形波导连接时的俯视图；
图17是图16中D处结构的放大图；
图18是本申请实施例提供的调频非线性校准装置中脊形波导的脊形直波导与脊形弯曲波导连接时的一种俯视图；
图19是本申请实施例提供的调频非线性校准装置中脊形波导的脊形直波导与脊形弯曲波导连接时的另一种俯视图；
图20是本申请实施例提供的调频非线性校准装置中脊形波导的脊形直波导与脊形弯曲波导连接时的再一种俯视图；
图21是本申请实施例提供的调频非线性校准装置中脊形波导的第七种俯视图；
图22是本申请实施例提供的调频非线性校准装置中脊形波导的光反射结构的一种结构图；
图23是本申请实施例提供的调频非线性校准装置中脊形波导的光反射结构的另一种结构图；
图24是本申请实施例提供的调频非线性校准装置中脊形波导的光反射结构的再一种结构图；
图25是本申请实施例提供的调频非线性校准装置中脊形波导的第八种俯视图；
图26是本申请实施例提供的调频非线性校准装置中脊形波导与微环的第一种俯视图；
图27是本申请实施例提供的调频非线性校准装置中脊形波导与微环的第二种俯视图；
图28是本申请实施例提供的调频非线性校准装置中脊形波导与微环的第三种俯视图；
图29是本申请实施例提供的调频非线性校准方法的流程图。
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。
本申请实施例提供了一种调频非线性校准装置100。参见图3至图5，调频非线性校准装置100包括光源110、分光模块120、延时模块130和控制模块140。
光源110用于发出光信号。光源110可以是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器以及光纤调频激光器等。在本申请实施例中，对于FMCW激光雷达中，需要一个频率连续变化的光源，扫频范围通常在几百MHz到几十GHz，一般使用三角波进行调制，调制频率一般在10kHz～100kHz。而且FMCW激光雷达对出射信号的连续性和线性度有较高要求，使得本振信号和回波信号之间的差值是稳定的，避免因为波形变化非线性引入其他变量。通常可使用电流调制的分布反馈式(Distributed Feedback，DFB)半导体激光器或外腔半导体激光器(External Cavity Diode Lasers，ECDL)作为光源110。
分光模块120用于将所述光信号分为第一光信号和第二光信号。具体地，分光模块120可以包括第一分光器121和第二分光器122，第一分光器121用于将所述光信号分为第一部分和第二部分，所述第一部分用于系统输出以照射至目标物体，所述第一部分与所述第二部分的比值大于1。第二分光器122用于将所述第二部分分为所述第一光信号和所述第二光信号。通过将第一部分与第二部分的比值设置成大于1，使得光源110发出的大部分光信号将用作系统输出，小部分光信号将用作调频非线性校准，进而使第一部分对目标物体距离、速度等参数的探测与第二部分对光信号非线性度的校准均能够实时进行，可节省后期算法补偿的开销，提升系统效率。如，第一部分与第二部分的比值可以为99：1，以使99％的光信号均用作系统输出，仅1％的光信号用作调频非线性校准。
延时模块130用于传输所述第一光信号和/或所述第二光信号，且使所述第一光信号与所述第二光信号具有不同的光程。为简化装置结构，降低生产成本，延时模块130可仅用于传输第一光信号和第二光信号中的一种，即仅在第一光信号或第二光信号的传输路径上设置延时模块130即可。
当然，延时模块130也可以既用于传输第一光信号又用于传输第二光信号，此时，结合图5，延时模块130可以包括设置于第一光信号传输路径上的第一子延时模块131和设置于第二光信号传输路径上的第二子延时模块132，且第一子延时模块131的延时效果与第二子延时模块132的延时效果不同，从而使第一光信号和第二光信号分别经过第一子延时模块131和第二子延时模块132时的光程不同。可以理解地，第一子延时模块131和第二子延时模块132均可选用波导结构，并通过使第一子延时模块131对应的波导结构的长度与第二子延时模块132对应的波导结构的长度存在差异来实现第一子延时模块131和第二子延时模块132的延时效果的不同。本申请实施例中采用波导作为延时模块130相较于相关技术中采用几米甚至更长的光纤作为延时模块而言，能够大大缩减延时模块130的尺 寸，进而缩减整个FMCW激光雷达的尺寸，使得FMCW激光雷达的应用场景更广。
相关技术中，波导包括有条形波导100a’和脊形波导100b’，波导一般设置于隔离层200’上，隔离层200’设置于衬底300’上。具体地，参见图1，条形波导100a’的截面一般呈矩形；参见图2，脊形波导100b’由于包括底部110b’和凸设于所述底部110b’的脊部120b’，因此截面一般呈台阶形。在相同的工艺条件下，条形波导100a’的传输损耗较大，导致由条形波导100a’组成的光延迟线的损耗较大，限制了条形波导100a’的最大长度和应用场景；因此，本申请实施例中的所述延时模块130可优选为包括用于传输所述第一光信号和/或所述第二光信号的脊形波导133，脊形波导133的一端可连接分光模块120，脊形波导133的另一端可连接控制模块140，以降低传输损耗。请参阅图3至图5，脊形波导133的一端可连接在第二分光器122的一个分光路径上，脊形波导133的另一端可连接控制模块140光混频器141。
请参阅图6，所述脊形波导133可以包括脊形弯曲波导1331和连接所述脊形弯曲波导1331的脊形直波导1332。通过将脊形波导133设置成包括脊形弯曲波导1331和脊形直波导1332，相较于将脊形波导133整体采取直线分布而言，能够进一步的缩减脊形波导133的占据空间，实现设备的小型化且降低成本。
需要说明的是，由于条形波导相对于脊形波导而言，条形波导的光模场束缚能力较强，能够实现半径较小的低损耗弯曲波导。因此，为了达到相同的弯曲损耗，圆弧形的脊型弯曲波导一般要比圆弧形的条形弯曲波导的半径大得多，如此，基于脊形波导的光延迟线的尺寸将大大增加，为解决此问题，请参阅图7，本申请实施例中所述脊形波导133的所述脊形弯曲波导1331可以包括圆弧段13311和两个弧形过渡段13312，两个所述弧形过渡段13312分别位于所述圆弧段13311的两端且均与所述圆弧段13311连接，且自每个所述弧形过渡段13312连接所述圆弧段13311的一端至远离所述圆弧段13311的一端的方向上，每个所述弧形过渡段13312的曲率半径由等于所述圆弧段13311的曲率半径逐渐变化至无穷大；所述脊形直波导1332可以连接所述弧形过渡段13312远离所述圆弧段13311的一端。上述通过将脊形弯曲波导1331设置成包括圆弧段13311和弧形过渡段13312，且弧形过渡段13312自连接圆弧段13311的一端至远离圆弧段13311的一端的方向上，弧形过渡段13312的曲率半径由与圆弧段13311的曲率半径相等逐渐变化至无穷大，即弧形过渡段13312的曲率半径为渐变形式，能够大大缩减脊形弯曲波导1331的传输损耗；且使得在相同的弯曲损耗下，脊形弯曲波导1331的尺寸可以设计的更小，从而能够缩减脊形波导133的占据空间，实现装置的小型化。
需要说明的是，本申请实施例中将直线的曲率半径看作为无穷大，上述弧形过渡段13312的曲率半径由与所述圆弧段13311的曲率半径相等逐渐变化至无穷大，可以为：弧形过渡段13312的弯曲程度符合欧拉螺线、三角函数曲线、指数函数曲线、对数函数曲线等平滑曲线的弯曲程度，从而能够缩减脊形弯曲波导1331的传输损耗。本申请旨在说明弧形过渡段13312的曲率半径是逐渐变化的，而非直接设置成与直线或圆弧段13311的曲率半径相同。
可以理解地，每个脊形弯曲波导1331的圆心角θ可以为大于0°且小于180°的任意值。如，脊形弯曲波导1331的圆心角θ可以为45°、60°、90°、120°、135°等。当 然，为降低脊形弯曲波导1331的生产制造成本以及使脊形弯曲波导1331的弯曲程度较小降低弯曲损耗，脊形弯曲波导1331的圆心角θ优选为90°。
请参阅图8，脊形弯曲波导1331的数量可以为多个，且多个脊形弯曲波导1331可以连接形成环形结构；此时，脊形波导133可用作微环谐振器中的微环、可调光延迟线中的微环等。由于脊形弯曲波导1331包括圆弧段13311和弧形过渡段13312，且弧形过渡段13312的曲率半径为渐变形式，从而能够大大缩减脊形弯曲波导133的传输损耗；使得在相同的弯曲损耗下，脊形波导133的尺寸可以设计的更小，进而能够实现设备的小型化。
由于本申请实施例的脊形波导133具有占据空间小的特点，因此可以直接集成于芯片150上，有利于装置的小型化。具体地，请参阅图4，所述调频非线性校准装置100还可以包括芯片150，所述芯片150包括基材，所述脊形波导133可以设置于所述基材上。
更进一步地，请参阅图9和图10，所述延时模块130还可以包括环形器134，所述环形器134的第一端口可以连接所述分光模块120分出的所述第一光信号或所述第二光信号，所述环形器134的第二端口可以连接所述脊形波导133的一端，所述脊形波导133的另一端可以连接光反射结构135，所述环形器134的第三端口可以连接所述控制模块140。通过上述设置，使得第一光信号或第二光信号经第一端口进入环形器134后，可经第二端口传输至脊形波导133上，并进一步的从脊形波导133传输至光反射结构135，光反射结构135能够将第一光信号或第二光信号再次反射回脊形波导133上，并最终从环形器134的第三端口进入到控制模块140，即第一光信号或第二光信号将在脊形波导133上传输两次，如此，能够在不减少延时的情况下减小器件面积，或者在不增加器件面积的情况下增加延时。
控制模块140用于接收经所述延时模块130传输后的所述第一光信号和所述第二光信号，并对所述第一光信号和所述第二光信号进行相干混频和光电转换以得到电信号，之后根据所述电信号对所述光源110发出的所述光信号的频率进行校准。具体地，本申请实施例的FMCW激光雷达系统的基本原理是：在扫频周期内发射频率线性变化的连续波作为出射信号，出射信号的一部分作为本振信号，其余部分作为出射信号向外出射进行探测，被物体反射后返回的回波信号与本振信号有一定的频率、相位、幅度等差异，通过回波信号和本振信号相干得到中频信号，根据中频信号可以获得被测物体与激光雷达之间的距离信息。
具体地，请再次参阅图3至图5，控制模块140可以包括光混频器141、平衡探测器142、校准电路143和调频信号发生器144。
光混频器141用于接收经所述延时模块130传输后的所述第一光信号和所述第二光信号，并将所述第一光信号和所述第二光信号进行相干混频，得到频差信号。如，光混频器141可用于将接收到的第一光信号和第二光信号进行混频后，输出相位差0°、180°、90°、270°的混频光束，其中，相差0°和180°的混频光可以组成一个支路，可定义为M支路；相差90°和270°的混频光可以组成另一个支路，可定义为N支路，M支路和N支路除相位差90°外，其他信息均可以相同，由于输出的为混频光束，故有变频光信号的作用。
为提升混频效率，第一光信号和/或第二光信号在传输至光混频器141之前还可以经过偏振控制器145控制光的偏振角度。当第一光信号和第二光信号的偏振态一致时，光的混频效率最高。
参阅图5，所述平衡探测器142可以包括光电探测器1421和跨阻放大器1422。光电探测器1421可用于接收所述频差信号，并对所述频差信号进行光电转换以得到电流信号。光电探测器1421具有灵敏度高、稳定性好、响应速度快和噪声小的特色。跨阻放大器1422可用于接收所述电流信号，并将所述电流信号转换为电压信号。更进一步地，平衡探测器142还可以包括电压放大器，电压放大器用于将所述跨阻放大器1422得到的电压信号进行放大。
第二分光器122、光混频器141、光电探测器1421、跨阻放大器1422和电压放大器中的至少一个均可以设置于芯片150的基材上，且在第二分光器122、脊形波导133、光混频器141、光电探测器1421、跨阻放大器1422和电压放大器全部集成于芯片150上，能够使调频非线性校准装置100的结构更加规整。可以理解地，跨阻放大器1422和电压放大器可与第二分光器122、脊形波导133、光混频器141、光电探测器1421等集成在同一芯片150上，跨阻放大器1422和电压放大器也可以单独集成在另一芯片150上。
校准电路143用于接收平衡探测器142传输的所述电信号，并将所述电信号与预设电信号进行比对，以输出调频信号。如，在平衡探测器142传输过来的实际正弦波与理想状态下的正弦波进行比较时，若实际正弦波的频率较大，则调频过快，校准电路143可输出降低调频速度的信号。
调频信号发生器144用于发出三角波、锯齿波、正弦波等波形的电压或电流信号，从而控制输出单波长的光源110输出特定波形的光波。调频信号发生器144还用于接收所述校准电路143发出的调频信号，并根据所述调频信号校准所述光源110发出的所述光信号的频率。如，在校准电路143输出降低调频速度的信号时，调频信号发生器144发出的三角波、锯齿波、正弦波等波形的频率将降低，以使光源110发生的光信号的波形发生改变，从而更接近于线性调频。如果此时光源110发出的光信号的调频非线性度小于等于预设值，则校准结束。否则，将循环分光模块120、延时模块130和控制模块140进行再一轮的迭代校准。
经过本申请实施例的调频非线性校准装置100的校准的结果可参见图11，具体地，图11(a)示出了校准后的调频曲线和理想线性调频曲线的比较，由图中可看出，两者非常接近，图中已难以区分开。图11(b)示出了校准后的调频曲线与理想线性调频曲线的频率之差，由图中可看出，除了三角波从下降沿到上升沿或上升沿到下降沿的转变时刻附近，两者差距约为调频总带宽的2％外，在其余大部分时间中，校准后的调频曲线与理想线性调频曲线的频率相差很小，即校准效果几乎完美。
请再次参阅图6，脊形波导133还可以包括多个脊形直波导1332，沿脊形波导133的长度方向，相邻两个所述脊形直波导1332之间可通过至少一个所述脊形弯曲波导1331连接。由于脊形直波导1332可以排布的更加紧凑，因此通过将脊形波导133设置成包括脊形直波导1332和脊形弯曲波导1331，能够在增大脊形波导133的长度以提升延时效果的同时缩减脊形波导133的占据空间。同时，本申请的脊形直波导1332和脊形弯曲波导1331均属于脊形波导，相较于相关技术中基于条形波导的光延迟线而言，光波损耗更小，性能更佳；且相较于相关技术中的由条形波导到脊形波导的两种不同类型波导的转化而言，能 够降低转化损耗。
其中，多个脊形直波导1332和多个脊形弯曲波导1331可以连接形成闭合的环形结构，可参阅图12；多个脊形直波导1332和多个脊形弯曲波导1331也可以形成具有两个端部的线形结构，可参阅图13和图14。在多个脊形直波导1332和多个脊形弯曲波导1331连接形成闭合的环形结构时，脊形波导133可用作微环谐振器中的微环、可调光延迟线中的微环等。在多个脊形直波导1332和多个脊形弯曲波导1331连接形成具有两个端部的线形结构时，脊形波导133可用作光延迟线、微环谐振器中用于与微环耦合的信道波导、可调光延迟线中用于与多个微环耦合的信道波导等。
可以理解地，在多个脊形直波导1332和多个脊形弯曲波导1331形成具有两个端部的线形结构时，线形结构的两个端部中，各个端部可以由脊形直波导1332形成也可以由脊形弯曲波导1331形成。为利于线形结构的两个端部与其它部件的连接，线形结构的两个端部优选为各由一个脊形直波导1332形成。其中，参见图15，线形结构的两个端部中，一个端部可用于与条形波导160连接，另一个端部可设置光反射结构135以延长光波传输路径或用于与光混频器等光处理器连接。
在线形结构的两个端部中用于与条形波导160连接的端部由脊形直波导1332形成时，参见图15和图16，若将该脊形直波导1332定义为第一脊形直波导1332r，所述脊形波导133还可以包括第一线形过渡部1333，所述第一线形过渡部1333的一端可连接所述第一脊形直波导1332r，所述第一线形过渡部1333的另一端可用于与所述条形波导160连接，所述第一线形过渡部1333自连接所述第一脊形直波导1332r的一端至远离所述第一脊形直波导1332r的一端的方向上，所述第一线形过渡部1333的脊部和底部可以由与所述第一脊形直波导1332r的脊部1332a和底部1332b在宽度和/或高度上相等逐渐变化至脊部和底部整体与所述条形波导160在宽度和/或高度上相等。
具体地，在一种方案中，参见图16，若所述第一脊形直波导1332r的脊部1332a的宽度和底部1332b的宽度均与所述条形波导160的宽度不等，此时，所述第一线形过渡部1333可以包括依次连接的第一线形过渡段13331、第二线形过渡段13332和第三线形过渡段13333，所述第一线形过渡段13331连接所述第一脊形直波导1332r，所述第三线形过渡段13333用于连接所述条形波导160，所述第一线形过渡部1333自连接所述第一脊形直波导1332r的一端至远离所述第一脊形直波导1332r的一端的方向上，所述第一线形过渡段13331的底部的宽度可以与所述第一脊形直波导1332r的底部1332b的宽度相等，所述第一线形过渡段13331的脊部的宽度可以由与所述第一脊形直波导1332r的脊部1332a的宽度相等逐渐变化至与所述条形波导160的宽度相等；所述第二线形过渡段13332的底部的宽度可以与所述第一线形过渡段13331的底部的宽度相等，所述第二线形过渡段13332的脊部的宽度可以与所述条形波导160的宽度相等；所述第三线形过渡段13333的脊部的宽度可以与所述条形波导160的宽度相等，所述第三线形过渡段13333的底部的宽度可以由与所述第二线形过渡段13332的底部的宽度相等逐渐变化至与所述条形波导160的宽度相等。
在另一种方案中，参见图15，若所述第一脊形直波导1332r的脊部1332a的宽度与所述条形波导160的宽度相等，而所述第一脊形直波导1332r的底部1332b的宽度与所述条形波导160的宽度不等，此时，所述第一线形过渡部1333可以仅包括一个线形过渡段，可 记作第六线形过渡段13334，且所述第六线形过渡段13334自连接所述第一脊形直波导1332r的一端至远离所述第一脊形直波导1332r的一端的方向上，第六线形过渡段13334的脊部的宽度与所述条形波导160的宽度相等，第六线形过渡段13334的底部的宽度由与所述第一脊形直波导1332r的底部1332b的宽度相等逐渐变化至与所述条形波导160的宽度相等。
可以理解地，在第一脊形直波导1332r的脊部1332a的高度和底部1332b的高度与所述条形波导160的高度存在不等时，可直接将上述第一线形过渡段13331、第二线形过渡段13332、第三线形过渡段13333以及第六线形过渡段13334中的宽度参数修改为高度参数即可，在此不再赘述。
需要说明的是，上述记载的线形过渡段的宽度和/或高度沿某个方向由第一尺寸逐渐变化至第二尺寸时，线形过渡段的宽度和/或高度变化可满足预设曲线。其中，预设曲线可以为任意的平滑曲线；如，预设曲线可以为直线、抛物线等，以使线形过渡段的轮廓面平滑，传输损耗较小。
在一种可实施的方案中，参见图13至图15，脊形直波导1332的脊部和脊形弯曲波导1331的脊部在高度和宽度上可以设置为相等，脊形直波导1332的底部和脊形弯曲波导1331的底部在高度和宽度上可以设置为相等，以使脊形直波导1332与脊形弯曲波导1331可直接连接。
在另一种可实施的方案中，参见图16，脊形直波导1332的脊部和脊形弯曲波导1331的脊部在高度和/或宽度上可以不等，脊形直波导1332的底部和脊形弯曲波导1331的底部在高度和/或宽度上也可以不等。具体地，在脊形直波导1332的脊部和脊形弯曲波导1331的脊部在宽度和/或高度上不等时，参见图16和图17，脊形波导133还可以包括连接脊形直波导1332与脊形弯曲波导1331的第二线形过渡部1334，所述第二线形过渡部1334可以包括依次连接第四线形过渡段13341和第五线形过渡段13342，所述第四线形过渡段13341连接所述脊形弯曲波导1331，所述第四线形过渡段13341的脊部可以与所述脊形弯曲波导1331的脊部在宽度和/或高度上相等；所述第五线形过渡段13342连接所述脊形直波导1332，所述第五线形过渡段13342自连接所述脊形直波导1332的一端至远离所述脊形直波导1332的一端的方向上，所述第五线形过渡段13342的脊部可以由与所述脊形直波导1332的脊部在宽度和/或高度上相等逐渐变化至与所述第四线形过渡段13341的脊部在宽度和/或高度上相等。
可以理解地，脊形波导133的多个所述脊形直波导1332中，沿脊形波导133的长度方向，相邻的两个脊形直波导1332可以相互平行设置也可以呈大于0°及小于180°的夹角设置。
具体地，参见图18，沿脊形波导133的长度方向，若将相邻且夹角大于0°及小于180°的两个所述脊形直波导1332分别记作第二脊形直波导1332p和第三脊形直波导1332q，所述第二脊形直波导1332p和所述第三脊形直波导1332q围合形成第一区间e，所述第二脊形直波导1332p与所述第三脊形直波导1332q之间可通过一个所述脊形弯曲波导1331连接，且所述脊形弯曲波导1331的所述圆弧段13311的圆心位于所述第一区间e。通过将相邻且夹角大于0°及小于180°的两个脊形直波导1332仅通过一个脊形弯曲波导1331连接，能 够降低脊形波导133的成型难度，降低生产成本。优选地，仅通过一个脊形弯曲波导1331连接的相邻两个脊形直波导1332之间可以呈90°夹角设置，以使脊形波导133的布局更加紧凑，且脊形弯曲波导1331的弯曲程度相对较小，传输损耗更低。
参见图19和图20，沿脊形波导133的长度方向，若将相邻且平行的两个所述脊形直波导1332分别记作第二脊形直波导1332p和第三脊形直波导1332q，所述第二脊形直波导1332p与所述第三脊形直波导1332q之间可通过两个所述脊形弯曲波导1331连接，由于相平行的两个脊形直波导1332之间的转角较大，因此通过两个脊形弯曲波导1331连接可以使两个脊形弯曲波导1331的圆弧段13311的曲率半径设置的更大，与脊形直波导1332的曲率半径更为接近，进而降低脊形弯曲波导1331上的传输损耗。
更进一步地，若将两个所述脊形弯曲波导1331中，连接所述第二脊形直波导1332p的记作第一脊形弯曲波导1331p，连接所述第三脊形直波导1332q的记作第二脊形弯曲波导1331q，在一种方案中，参见图19，沿所述第二脊形直波导1332p的长度方向，所述第一脊形弯曲波导1331p和所述第二脊形弯曲波导1331q位于所述第二脊形直波导1332p和所述第三脊形直波导1332q的同侧，所述第二脊形直波导1332p、所述第一脊形弯曲波导1331p、所述第二脊形弯曲波导1331q和所述第三脊形直波导1332q围合形成第二区间f，所述第一脊形弯曲波导1331p和所述第二脊形弯曲波导1331q的所述圆弧段13311的圆心均位于所述第二区间f。在另一种方案中，参见图20，沿所述第二脊形直波导1332p的长度方向，所述第一脊形弯曲波导1331p和所述第二脊形弯曲波导1331q均位于所述第二脊形直波导1332p和所述第三脊形直波导1332q之间，所述第一脊形弯曲波导1331p与所述第二脊形直波导1332p围合形成第三区间g，所述第一脊形弯曲波导1331p的所述圆弧段13311的圆心位于所述第三区间g，所述第二脊形弯曲波导1331q与所述第三脊形直波导1332q围合形成第四区间h，所述第二脊形弯曲波导1331q的所述圆弧段13311的圆心位于所述第四区间h。
为使脊形波导133的占据空间得到缩减，在一种方案中，参见图13至图16，所有的所述脊形直波导1332均可以沿第一直线方向依次排布，其中，所述第一直线方向与所述脊形直波导1332的延伸方向不同。优选地，多个脊形直波导1332的延伸方向可以相互平行，且第一直线方向可以与脊形直波导1332的延伸方向垂直，以使多个脊形直波导1332的排布更为紧凑。
为使脊形波导133的占据空间得到缩减，在另一种方案中，参见图21，所有的所述脊形直波导1332均可以沿第一螺旋线方向依次排布。在所有脊形直波导1332均沿第一螺旋线方向依次排布时，脊形波导133的一个端部将位于螺旋线的中心，不利于与外界部件的连接，对此，脊形波导133的位于螺旋线中心的一个端部可以设置有光反射结构1335，以使光波经脊形直波导1332、脊形弯曲波导1331等传输至光反射结构1335后，光反射结构1335能够将光波再次反射回脊形直波导1332和脊形弯曲波导1331内，能够在不减少延时的情况下减小器件面积或在不增加器件面积的情况下延长光波的传输路径，提升光延时效果。
其中，光反射结构1335可以包括分光器13351与波导13352的组合器件、布拉格反射镜、布拉格光栅(可参见图22)、光子晶体等。具体地，参见图23，分光器13351与波 导13352的组合器件的具体结构可以：波导13352的两个端部分别连接分光器13351的两个输出端。光子晶体可具体由矩形晶格的微柱(可参见图24a)、矩形晶格的微孔(可参见图24c)、六边形晶格的微柱(可参见图24b)、六边形晶格的微孔(可参见图24d)中的至少一个组成。
为使脊形波导133的占据空间得到缩减，在又一种方案中，请重新参见图6，其中部分所述脊形直波导1332均可以沿所述第一螺旋线方向依次排布，剩余部分所述脊形直波导1332均可以沿第二螺旋线方向依次排布，且所述第一螺旋线方向与所述第二螺旋线方向的旋向相同，且所述其中部分所述脊形直波导1332中位于中心的一个所述脊形直波导1332与所述剩余所述脊形直波导1332中位于中心的一个所述脊形直波导1332经至少一个所述脊形弯曲波导1331连接。通过将所有的脊形直波导1332划分为分别沿第一螺旋线方向和第二螺旋线方向排布，使得其中一个螺旋线上的脊形直波导1332可以位于另一个螺旋线上的两个脊形直波导1332之间，从而使得脊形波导133的排布更加紧密，占据空间更小。其中，第一螺旋线方向和第二螺旋线方向的旋向相同可以理解为：第一螺旋线方向和第二螺旋线方向的旋向均为顺时针方向；或，第一螺旋线方向和第二螺旋线方向的旋向均为逆时针方向。
更进一步地，在脊形波导133具有螺旋分布形态时，脊形波导133的所有螺旋层中，相邻且平行的两个脊形直波导1332之间的间距可以小于圆弧段13311的曲率半径。具体地，请重新参阅图6，若将脊形波导133的所有螺旋层中，位于相邻螺旋层且平行的两个脊形直波导1332分别标注为1332m和1332n，可以看出脊形直波导1332m和脊形直波导1332n之间的间距小于圆弧段13311的曲率半径。
更进一步地，为提高脊形波导的集成度，参见图25，脊形波导133还可以包括超材料结构1336，超材料结构1336可以设置于脊形波导133的间隙处，超材料结构1336的设置可以阻碍相邻的脊形弯曲波导1331、脊形直波导1332、第一线形过渡部1333、第二线形过渡部1334之间的耦合能力，因此能够使相邻的脊形弯曲波导1331、脊形直波导1332、第一线形过渡部1333、第二线形过渡部1334的距离进一步缩小，实现在不减少延时的情况下减小器件面积，实现设备的小型化，或者在不增加器件面积的情况下增加延长光波的传输路径，提升光延时效果。
本申请实施例提供了一种微环谐振器。高品质因素的微环谐振器有很多重要应用，比如窄线宽滤波器、基于四波混频效应的光频梳和量子光学中的纠缠/关联光子对产生等。
微环谐振器可以包括上述的脊形波导133，微环谐振器可以包括微环和用于与微环耦合的信道波导，其中，微环和/或信道波导可以选用上述的脊形波导133。当频率在微环的频率附近的光波由信道波导经过时，由于微环的存在，光波会进入微环中多次环绕后才再次从信道波导输出，因此产生了额外的光延迟效应。其中，光波在微环内的具体环绕次数、时间取决于微环的品质因数Q，品质因数Q越大，光延迟越大；且当光波的频率越接近微环的谐振频率，光延迟也越大。
微环谐振器包括上述的脊形波导133，由于脊形波导133的脊形弯曲波导1331包括圆弧段13311和弧形过渡段13312，且弧形过渡段13312自连接圆弧段13311的一端至远离圆弧段13311的一端的方向上，弧形过渡段13312的曲率半径由与圆弧段13311的曲率半 径相等逐渐变化至无穷大，即弧形过渡段13312的曲率半径为渐变形式，能够大大缩减脊形弯曲波导1331的传输损耗；相较于相关技术中基于条形波导的微环谐振器而言，品质因素更大。
更进一步地，在脊形波导133形成具有两个端部的线性结构时，延时模块130还可以包括微环136，微环136可用于与脊形波导133耦合。此时的延时模块130可看作可调光延迟线，脊形波导133可看做可调光延迟线的信道波导，微环136可看做可调光延迟线的微环136。其中，微环136可以与脊形波导133的结构类似，均包括脊形弯曲波导和脊形直波导，二者区别仅在于微环136为闭环结构，脊形波导为开环结构。
具体地，图26示出了与SCISSOR型可调光延迟线类似的延时模块130，其中，脊形波导133耦合多个微环136，当光波在微环136的频率附近时，由于每个微环136均会导致一定的光延时，因此总的光延时就是所有微环136导致的光延迟之和。图27示出了与CROW传输型可调光延迟线类似的延时模块130，其中，多个相互串联耦合的微环136的两端再耦合两条脊形波导133，当光从一侧波导进入时，先耦合进离得最近的第一个微环136，然后再从第一个微环136耦合到第二个微环136，以此类推，...，直到耦合进最后一个微环136，最后从另一侧的脊形波导133输出，由于每一个微环136均会导致一定的光延时，因此总的光延时就是所有微环136导致的光延迟之和。图28示出了与CROW反射型可调光延迟线类似的延时模块130，其中，多个相互串联耦合的微环136的一端耦合一条脊形波导133，当光从一侧波导进入时，先耦合进离得最近的第一个微环136，然后再从第一个微环136耦合到第二个微环136，以此类推，...，直到耦合进最后一个微环136；然后从最后一个微环136再次耦合到倒数第二个微环136，以此类推，...，直到耦合进第一个微环136，并最后从脊形波导133的另一侧输出，在相同的条件下，相较于上述的两种可调光延迟线20而言，每个微环136会导致两倍的光延时，光延时效果更佳。
第二方面，请参阅图29，本申请实施例提供了一种调频非线性校准方法，包括：
步骤S02：光源110发出光信号。
步骤S04：分光模块120将所述光信号分为第一光信号和第二光信号。
步骤S06：延时模块130传输所述第一光信号和/或所述第二光信号，且使所述第一光信号与所述第二光信号具有不同的光程；其中，所述延时模块130包括用于传输所述第一光信号和/或所述第二光信号的脊形波导133，所述脊形波导133包括脊形弯曲波导1331和连接所述脊形弯曲波导1331的脊形直波导1332。
步骤S08：控制模块140接收经所述延时模块130传输后的所述第一光信号和所述第二光信号，并对所述第一光信号和所述第二光信号进行相干混频和光电转换以得到电信号，之后根据所述电信号对所述光源110发出的所述光信号的频率进行校准。
步骤S10：将所述光源110发出的所述光信号的调频非线性度与预设值进行比较，若小于所述预设值则校准结束，否则循环步骤S02、步骤S04、步骤S06、步骤S08和步骤S10。
本申请的调频非线性校准方法，通过将延时模块130设置成包括脊形波导133，一方面采用波导作为延时模块相较于相关技术中采用几米甚至更长的光纤作为延时模块而言，能够大大缩减延时模块130的尺寸，进而缩减整个FMCW激光雷达的尺寸，使得FMCW 激光雷达的应用场景更广；另一方面，脊形波导133相较于条形波导而言，传输损耗更低。同时，将脊形波导133设置成包括脊形弯曲波导1331和脊形直波导1332，相较于将脊形波导133整体采取直线分布而言，能够进一步的缩减脊形波导133的占据空间，实现设备的小型化且降低成本。
经过本申请实施例的调频非线性校准方法的校准的结果可参见图11，具体地，图11(a)示出了校准后的调频曲线和理想线性调频曲线的比较，由图中可看出，两者非常接近，图中已难以区分开。图11(b)示出了校准后的调频曲线与理想线性调频曲线的频率之差，由图中可看出，除了三角波从下降沿到上升沿或上升沿到下降沿的转变时刻附近，两者差距约为调频总带宽的2％外，在其余大部分时间中，校准后的调频曲线与理想线性调频曲线的频率相差很小，即校准效果几乎完美。
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”是指两个或两个以上。“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 (14)

  1. 一种调频非线性校准装置，其特征在于，包括：
    光源，用于发出光信号；
    分光模块，用于将所述光信号分为第一光信号和第二光信号；
    延时模块，用于传输所述第一光信号和/或所述第二光信号，且使所述第一光信号与所述第二光信号具有不同的光程；
    控制模块，用于接收经所述延时模块传输后的所述第一光信号和所述第二光信号，并对所述第一光信号和所述第二光信号进行相干混频和光电转换以得到电信号，之后根据所述电信号对所述光源发出的所述光信号的频率进行校准；
    其中，所述延时模块包括用于传输所述第一光信号和/或所述第二光信号的脊形波导，所述脊形波导包括脊形弯曲波导和连接所述脊形弯曲波导的脊形直波导。
  2. 如权利要求1所述的调频非线性校准装置，其特征在于，所述脊形弯曲波导包括圆弧段和两个弧形过渡段，两个所述弧形过渡段分别位于所述圆弧段的两端且均与所述圆弧段连接，自每个所述弧形过渡段连接所述圆弧段的一端至远离所述圆弧段的一端的方向上，每个所述弧形过渡段的曲率半径由等于所述圆弧段的曲率半径逐渐变化至无穷大；所述脊形直波导连接所述弧形过渡段远离所述圆弧段的一端。
  3. 如权利要求2所述的调频非线性校准装置，其特征在于，所述脊形波导包括多个所述脊形直波导，沿所述脊形波导的长度方向，相邻两个所述脊形直波导之间通过至少一个所述脊形弯曲波导连接。
  4. 如权利要求3所述的调频非线性校准装置，其特征在于，所述脊形波导呈螺旋分布，所述脊形波导的所有螺旋层中，位于相邻螺旋层且平行的两个所述脊形直波导之间的间距小于所述圆弧段的曲率半径。
  5. 如权利要求3所述的调频非线性校准装置，其特征在于，
    所有的所述脊形直波导均沿第一直线方向依次排布，所述第一直线方向与所述脊形直波导的延伸方向不同；或，
    所有的所述脊形直波导均沿第一螺旋线方向依次排布；或，
    其中部分所述脊形直波导均沿所述第一螺旋线方向依次排布，剩余部分所述脊形直波导均沿第二螺旋线方向依次排布，且所述第一螺旋线方向与所述第二螺旋线方向的旋向相同，且所述其中部分所述脊形直波导中位于中心的一个所述脊形直波导与所述剩余部分所述脊形直波导中位于中心的一个所述脊形直波导经至少一个所述脊形弯曲波导连接。
  6. 如权利要求3所述的调频非线性校准装置，其特征在于，所述脊形波导内形成有空隙，所述空隙处设置有超材料结构。
  7. 如权利要求3所述的调频非线性校准装置，其特征在于，沿所述脊形波导的长度方向，相邻且夹角大于0°及小于180°的两个所述脊形直波导分别为第二脊形直波导和第三脊形直波导，所述第二脊形直波导和所述第三脊形直波导围合形成第一区间，所述第二脊形直波导与所述第三脊形直波导之间通过一个所述脊形弯曲波导连接，且所述脊形弯曲波导的所述圆弧段的圆心位于所述第一区间。
  8. 如权利要求3所述的调频非线性校准装置，其特征在于，沿所述脊形波导的长度 方向，相邻且平行的两个所述脊形直波导分别为第二脊形直波导和第三脊形直波导，所述第二脊形直波导与所述第三脊形直波导之间通过两个所述脊形弯曲波导连接；两个所述脊形弯曲波导中，连接所述第二脊形直波导的为第一脊形弯曲波导，连接所述第三脊形直波导的为第二脊形弯曲波导，
    沿所述第二脊形直波导的长度方向，所述第一脊形弯曲波导和所述第二脊形弯曲波导位于所述第二脊形直波导和所述第三脊形直波导的同侧，所述第二脊形直波导、所述第一脊形弯曲波导、所述第二脊形弯曲波导和所述第三脊形直波导围合形成第二区间，所述第一脊形弯曲波导和所述第二脊形弯曲波导的所述圆弧段的圆心均位于所述第二区间；或
    沿所述第二脊形直波导的长度方向，所述第一脊形弯曲波导和所述第二脊形弯曲波导均位于所述第二脊形直波导和所述第三脊形直波导之间，所述第一脊形弯曲波导与所述第二脊形直波导围合形成第三区间，所述第一脊形弯曲波导的所述圆弧段的圆心位于所述第三区间，所述第二脊形弯曲波导与所述第三脊形直波导围合形成第四区间，所述第二脊形弯曲波导的所述圆弧段的圆心位于所述第四区间。
  9. 如权利要求1所述的调频非线性校准装置，其特征在于，所述分光模块包括：
    第一分光器，用于将所述光信号分为第一部分和第二部分，所述第一部分用于系统输出以照射至目标物体；以及
    第二分光器，用于将所述第二部分分为所述第一光信号和所述第二光信号。
  10. 如权利要求1所述的调频非线性校准装置，其特征在于，所述延时模块还包括：
    环形器，所述环形器的第一端口连接所述分光模块分出的所述第一光信号或所述第二光信号，所述环形器的第二端口连接所述脊形波导的一端，所述脊形波导的另一端连接光反射结构，所述环形器的第三端口连接所述控制模块。
  11. 如权利要求1至10中任一项所述的调频非线性校准装置，其特征在于，所述控制模块包括：
    光混频器，用于接收经所述延时模块传输后的所述第一光信号和所述第二光信号，并将所述第一光信号和所述第二光信号进行相干混频，得到频差信号；
    平衡探测器，用于接收所述频差信号，并对所述频差信号进行光电转化以得到电信号；
    校准电路，用于接收所述电信号，并将所述电信号与预设电信号进行比对，以输出调频信号；以及
    调频信号发生器，用于接收所述调频信号，并根据所述调频信号校准所述光源发出的所述光信号的频率。
  12. 如权利要求11所述的调频非线性校准装置，其特征在于，所述平衡探测器包括：
    光电探测器，用于接收所述频差信号，并对所述频差信号进行光电转换以得到电流信号；
    跨阻放大器，用于接收所述电流信号，并将所述电流信号转换为电压信号。
  13. 如权利要求12所述的调频非线性校准装置，其特征在于，还包括芯片，所述芯片包括基材，
    所述脊形波导设置于所述基材上；或
    所述脊形波导设置于所述基材上，且所述分光器、所述光混频器、所述光电探测器和 所述跨阻放大器中的至少一个设置于所述基材上。
  14. 一种调频非线性校准方法，其特征在于，包括：
    步骤S02：光源发出光信号；
    步骤S04：分光模块将所述光信号分为第一光信号和第二光信号；
    步骤S06：延时模块传输所述第一光信号和/或所述第二光信号，且使所述第一光信号与所述第二光信号具有不同的光程；其中，所述延时模块包括用于传输所述第一光信号和/或所述第二光信号的脊形波导，所述脊形波导包括脊形弯曲波导和连接所述脊形弯曲波导的脊形直波导；
    步骤S08：控制模块接收经所述延时模块传输后的所述第一光信号和所述第二光信号，并对所述第一光信号和所述第二光信号进行相干混频和光电转换以得到电信号，之后根据所述电信号对所述光源发出的所述光信号的频率进行校准；
    步骤S10：将所述光源发出的所述光信号的调频非线性度与预设值进行比较，若小于所述预设值则校准结束，否则循环步骤S02、步骤S04、步骤S06、步骤S08和步骤S10。
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