DE102018116956B4 - DUAL LASER CHIP-SCALE LIDAR FOR SIMULTANEOUS DOPPLER AREA DETECTION - Google Patents

DUAL LASER CHIP-SCALE LIDAR FOR SIMULTANEOUS DOPPLER AREA DETECTION Download PDF

Info

Publication number
DE102018116956B4
DE102018116956B4 DE102018116956.6A DE102018116956A DE102018116956B4 DE 102018116956 B4 DE102018116956 B4 DE 102018116956B4 DE 102018116956 A DE102018116956 A DE 102018116956A DE 102018116956 B4 DE102018116956 B4 DE 102018116956B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
signal
output
electrical currents
light source
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102018116956.6A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102018116956A1 (en
Inventor
Richard Kremer
Keyvan Sayyah
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US16/018,716 external-priority patent/US10914822B2/en
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of DE102018116956A1 publication Critical patent/DE102018116956A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102018116956B4 publication Critical patent/DE102018116956B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G01S7/4813Housing arrangements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S17/34Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S17/58Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates

Abstract

Ein Chip-Scale-Lidarsystem (110), umfassend:eine erste Lichtquelle (210), die konfiguriert ist, um ein erstes Signal auszugeben;eine zweite Lichtquelle (205), die konfiguriert ist, um ein zweites Signal auszugeben;einen Sendestrahlkoppler (230), der konfiguriert ist, um ein Ausgabesignal (225) zur Übertragung bereitzustellen, wobei das Ausgabesignal (225) einen Teil des ersten Signals und einen Teil des zweiten Signals enthält;einen Empfangsstrahlkoppler (240), der konfiguriert ist, um ein Empfangssignal (247) zu erhalten, das aus der Reflexion des Ausgabesignals (225) durch ein Ziel (140) resultiert;einen ersten Satz von Photodetektoren (260a, 260b), der konfiguriert ist, um jeweils einen ersten Satz von elektrischen Strömen (270a, 270b) aus einem ersten Satz kombinierter Signale (255a, 255b) zu erhalten, wobei jeder der ersten Sätze kombinierter Signale (255a, 255b) einen ersten Teil des Empfangssignals (247) enthält;einen zweiten Satz von Photodetektoren (260c, 260d), der konfiguriert ist, um einen zweiten Satz elektrische Ströme (270c, 270d) jeweils von einem zweiten Satz kombinierter Signale (255c, 255d) zu erhalten, wobei jeder der zweiten Sätze kombinierter Signale (255c, 255d) einen zweiten Teil des Empfangssignals (247) enthält; undeinen Prozessor (280), der konfiguriert ist, um Dopplerinformationen über das Ziel (140) von dem zweiten Satz von elektrischen Strömen (270c, 270d) zu erhalten und um Entfernungsinformationen über das Ziel (140) von dem ersten Satz von elektrischen Strömen (270a, 270b) und dem zweiten Satz von elektrischen Strömen (270c, 270d) zu erhaltenwobei die erste Lichtquelle (210) konfiguriert ist, um ein frequenzmoduliertes Dauerstrichwellensignal, FMCW-Signal, als das erste Signal auszugeben, und die zweite Lichtquelle (205) konfiguriert ist, um ein Dauerstrichwellensignal, CW-Signal, als das zweite Signal auszugeben.A chip-scale lidar system (110), comprising: a first light source (210) configured to output a first signal; a second light source (205) configured to output a second signal; a transmit beam coupler (230 ) configured to provide an output signal (225) for transmission, the output signal (225) including a portion of the first signal and a portion of the second signal;a receive beam coupler (240) configured to provide a receive signal (247 ) resulting from reflection of the output signal (225) by a target (140);a first set of photodetectors (260a, 260b) configured to respectively output a first set of electrical currents (270a, 270b). a first set of combined signals (255a, 255b), each of the first sets of combined signals (255a, 255b) including a first portion of the received signal (247); a second set of photodetectors (260c, 260d) configured rt to obtain a second set of electrical currents (270c, 270d) from a second set of combined signals (255c, 255d), each of the second sets of combined signals (255c, 255d) including a second portion of the received signal (247). ; and a processor (280) configured to obtain Doppler information about the target (140) from the second set of electrical currents (270c, 270d) and to obtain range information about the target (140) from the first set of electrical currents (270a , 270b) and the second set of electrical currents (270c, 270d), wherein the first light source (210) is configured to output a frequency modulated continuous wave, FMCW signal as the first signal, and the second light source (205) is configured , to output a continuous wave signal, CW signal, as the second signal.

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Dual-Laser-Chip-Scale-Lidar für eine simultane Entfernungs-Doppler-Erfassung.The present disclosure relates to a dual laser chip scale lidar for simultaneous range-doppler detection.

Einleitungintroduction

Fahrzeuge (z. B. Automobile, Lastwagen, Baumaschinen, Landmaschinen, automatisierte Fabrikausrüstung) werden zunehmend mit Sensoren ausgestattet, die Informationen bereitstellen, um den Fahrzeugbetrieb zu verstärken oder zu automatisieren. Zu beispielhaften Sensoren gehören Funkerfassungs- und Entfernungsmesssysteme (Radarsysteme), Kameras, Mikrofone und Lichterfassungs-Systeme (Lidar-Systeme). Ein beispielhaftes Lidar-System ist ein kohärentes Lidar-System, das ein frequenzmoduliertes Dauerstrichwellensignal (FMCW-Signal) überträgt, das auch als Chirp bezeichnet wird, und auf der optischen Kohärenz zwischen dem gesendeten Signal und einem Rücksignal beruht, das aus der reflektierten Streuung des übertragenen Signals durch ein Ziel resultiert, um die Erfassung des Ziels durchzuführen. Wenn ein Radar- oder Lidar-Signal gesendet wird, wird die Frequenzverschiebung in dem Rücksignal, das von einem Ziel reflektiert wird, im Vergleich zu dem übertragenen Signal als der Doppler-Effekt bezeichnet. Diese Doppler-Verschiebung erleichtert die Bestimmung der relativen Geschwindigkeit und der Bewegungsrichtung des Ziels. In einem typischen kohärenten Lidar-System wird eine einzelne Lichtquelle verwendet, um sowohl die Entfernungs- als auch die Doppler-Erfassung durchzuführen.Vehicles (e.g., automobiles, trucks, construction machinery, farm machinery, automated factory equipment) are increasingly being equipped with sensors that provide information to enhance or automate vehicle operation. Example sensors include radio detection and ranging systems (radar systems), cameras, microphones, and light detection systems (lidar systems). An example lidar system is a coherent lidar system that transmits a frequency-modulated continuous wave (FMCW) signal, also known as chirp, and relies on optical coherence between the transmitted signal and a return signal resulting from reflected scattering of the transmitted signal by a target to perform target acquisition. When a radar or lidar signal is transmitted, the frequency shift in the return signal reflected from a target compared to the transmitted signal is called the Doppler effect. This Doppler shift makes it easier to determine the relative speed and direction of movement of the target. In a typical coherent lidar system, a single light source is used to perform both range and Doppler detection.

Die EP 1 853 952 B1 beschreibt ein berührungsloses optisches Präzisionsgerät, einschließlich Verfahren zur Messung von Entfernungen zu einem beliebigen Ziel und verschiedenen Konfigurationsgeometrien, zur Verwendung von polarisationserhaltenden (PM) optischen Faserkomponenten in einem Polarisationsdiplexschema, um eine Version eines kohärenten Doppelchirp-Laserradars zu konstruieren, die unempfindlich gegen Umwelteinflüsse ist.the EP 1 853 952 B1 describes a precision non-contact optical device, including methods for measuring ranges to any target and various configuration geometries, for using polarization-maintaining (PM) optical fiber components in a polarization-diplexing scheme to construct a version of a double-chirped coherent laser radar that is insensitive to environmental influences.

Die US 2014 / 0 376 001 A1 beschreibt optische Integrationstechnologien, Entwürfe, Systeme und Verfahren für die optische Kohärenztomographie (OCT) und andere interferometrische optische Sensor-, Entfernungsmessungs- und Bildgebungssysteme. Solche Systeme, Verfahren und Strukturen verwenden abstimmbare optische Quellen, kohärente Detektion und andere Strukturen auf einem einzelnen oder mehreren monolithisch integrierten Chips. Die beschriebenen Systeme und Verfahren verwenden eine oder mehrere photonische integrierte Schaltungen (PICs), nutzen Swept-Source-Techniken und verwenden eine weit abstimmbare optische Quelle(n). Es wird auch eine Variante beschrieben, in der das System ein optisches photonisches Phased Array nutzt. Das Phased Array kann ein statisches Phased Array sein, um die Linse, die das Licht zu und von der interessierenden Probe koppelt, zu eliminieren oder zu verstärken, oder es kann statisch sein und eine spektral dispergierende Antenne und eine abstimmbare Quelle verwenden, um eine Winkelabtastung durchzuführen. Die Phased Array kann in 1 oder 2 Dimensionen aktiv sein, um den Lichtstrahl im Winkel abzutasten. Das Phased Array kann auch den Fokus einstellen. Das Phased Array kann eine optische Wellenform implementieren, die den Tiefenschärfebereich für die Bildgebung erweitert. Das Phased Array kann auch ein separates, eigenständiges Element sein, das über eine oder mehrere optische Fasern gespeist wird. Das Phased Array kann zum Scannen einer biomedizinischen Probe in Verbindung mit einem Swept-Source-OCT-System verwendet werden, es kann in einem kohärenten optischen Freiraum-Kommunikationssystem zur Strahlausrichtung oder -verfolgung eingesetzt werden, es kann in LIDAR-Anwendungen verwendet werden oder in vielen anderen Anwendungen zur Strahlsteuerung oder Strahlführung.the US 2014 / 0 376 001 A1 describes optical integration technologies, designs, systems, and methods for optical coherence tomography (OCT) and other interferometric optical sensing, ranging, and imaging systems. Such systems, methods, and structures use tunable optical sources, coherent detection, and other structures on a single or multiple monolithically integrated chips. The systems and methods described use one or more photonic integrated circuits (PICs), utilize swept source techniques, and use a widely tunable optical source(s). A variant is also described in which the system uses an optical photonic phased array. The phased array can be a static phased array to eliminate or enhance the lens that couples the light to and from the sample of interest, or it can be static and use a spectrally dispersive antenna and a tunable source to provide angular scanning to perform. The phased array can be active in 1 or 2 dimensions to scan the light beam at an angle. The phased array can also adjust the focus. The phased array can implement an optical waveform that extends the depth of field for imaging. The phased array can also be a separate, self-contained element that is fed via one or more optical fibers. The phased array can be used to scan a biomedical sample in conjunction with a swept-source OCT system, it can be used in a free-space coherent optical communication system for beam alignment or tracking, it can be used in LIDAR applications or in many other applications for beam control or beam guidance.

Die US 2015 / 0 378 012 A1 beschreibt ein Abtastlidar im Chipmaßstab, das einen zweidimensionalen (2D) Abtastmikrospiegel für einen Sendestrahl und einen 2D-Abtastmikrospiegel für einen Empfangsstrahl, eine Laserdiode und einen Fotodetektor, einen ersten Wellenleiter und einen ersten Gitterauskoppler, die mit einer vorderen Fläche der Laserdiode verbunden sind, einen zweiten Wellenleiter und einen zweiten Gitterauskoppler, die mit einer hinteren Fläche der Laserdiode auf einem Substrat verbunden sind, umfasst. Ein erster feststehender Mikrospiegel, ein zweiter Mikrospiegel, ein dritter Mikrospiegel und eine Fokussierungskomponente befinden sich in einer dielektrischen Schicht, die mit dem Substrat über der Laserdiode und dem Photodetektor verbunden ist. Der Fotodetektor ist zur kohärenten Erfassung optisch mit dem zweiten feststehenden Mikrospiegel und dem dritten feststehenden Mikrospiegel gekoppelt.the U.S. 2015/0 378 012 A1 describes a chip-scale scanning lidar that includes a two-dimensional (2D) scanning micromirror for a transmit beam and a 2D scanning micromirror for a receive beam, a laser diode and a photodetector, a first waveguide, and a first grating outcoupler connected to a front face of the laser diode second waveguide and a second grating outcoupler connected to a rear surface of the laser diode on a substrate. A first stationary micro-mirror, a second micro-mirror, a third micro-mirror, and a focusing component reside in a dielectric layer bonded to the substrate over the laser diode and photodetector. The photodetector is optically coupled to the second fixed micromirror and the third fixed micromirror for coherent detection.

Die EP 3 081 956 A1 beschreibt eine Laserradarvorrichtung mit mehreren CW-Laserlichtquellen, die Laserlicht mit unterschiedlichen Frequenzen oszillieren. Die Vorrichtung weist ferner mehrere optischen Verzweigungskoppler, von denen jeder ein oszillierendes Laserlicht verzweigt, auf. Ferner weist die Vorrichtung mehrere optische Modulatoren, von denen jeder Laserlicht nach der Verzweigung moduliert. Außerdem weißt die Vorrichtung einen optischen Kombinationskoppler auf, der von den optischen Modulatoren moduliertes Laserlicht kombiniert, sowie einen optischen Kombinationskoppler, der andere Laserlichter nach Verzweigung kombiniert, und ein optisches Sende- und Empfangssystem, das ein zusammengesetztes Licht emittiert, das von dem einen optischen Kombinationskoppler ausgegeben wird, und das Licht empfängt, das von einem Ziel gestreut wird. Die Laserradarvorrichtung weist zudem einen optischen Kombinationskoppler auf, der die empfangenen gestreuten Lichter und ein zusammengesetztes Licht kombiniert, das von dem optischen Kombinationskoppler ausgegeben wird, und einen optischen Detektor, der Schwebungssignale von einem zusammengesetzten Licht erfasst, das von dem optische Kombinationskoppler ausgegeben wird. Eine Signalverarbeitungseinheit ist vorhanden, die Informationen über das Ziel aus den erfassten Schwebungssignalen extrahiert. Ferner hat die Laserradarvorrichtung ein Beugungsgitter, das in Bezug auf das optische Sende- und Empfangssystem vorwärts oder rückwärts angeordnet ist und darauf einfallendes Licht in einer bestimmten Richtung gemäß dem Winkel und der Frequenz des einfallenden Lichts emittiert.the EP 3 081 956 A1 describes a laser radar device with multiple CW laser light sources that oscillate laser light at different frequencies. The device further includes a plurality of optical branching couplers each branching an oscillating laser light. Furthermore, the device has a plurality of optical modulators, each of which modulates laser light after the branching. In addition, the device has an optical combination coupler that combines laser light modulated by the optical modulators, and an optical combination coupler that which combines other laser lights after branching, and a transmitting and receiving optical system which emits a composite light output from the one optical combining coupler and receives the light scattered from a target. The laser radar device also includes a combination optical coupler that combines the received scattered lights and a composite light output from the combination optical coupler, and an optical detector that detects beat signals from a composite light output from the combination optical coupler. A signal processing unit is provided which extracts information about the target from the detected beat signals. Further, the laser radar device has a diffraction grating which is arranged forward or backward with respect to the transmission and reception optical system and emits light incident thereon in a specific direction according to the angle and frequency of the incident light.

Die DE 10 2012 001 754 A1 beschreibt ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Distanz- und optional Geschwindigkeitsmessung, insbesondere zur multiskaligen Distanzmessung. Das Verfahren umfasst ein Erzeugen eines ersten und eines zweiten Frequenzkammsignals, wobei das erste und das zweite Frequenzkammsignal unterschiedliche Linienabstände aufweisen, eine Referenzmessung umfassend ein Überlagern des zumindest einen Teils des ersten Frequenzkammsignals und zumindest eines Teils des zweiten Frequenzkammsignals in einem Referenzstrahlengang und ein Erfassen des durch den Referenzstrahlengang propagierten Überlagerungssignals. Das Verfahren umfasst zudem eine erste Messung umfassend ein Überlagern des zumindest eines Teils des ersten Frequenzkammsignals mit zumindest einem Teil des zweiten Frequenzkammsignals, ein Einkoppeln des Überlagerungssignals in einen Messstrahlengang und ein Erfassen des durch den Messtrahlengang propagierten Überlagerungssignals. Das Verfahren umfasst auch ein Ermitteln des Wegunterschiedes zwischen dem Referenzstrahlengang und dem Messstrahlengang aus den erfassten Überlagerungssignalen.the DE 10 2012 001 754 A1 describes a method and a corresponding device for distance and optionally speed measurement, in particular for multi-scale distance measurement. The method includes generating a first and a second frequency comb signal, the first and the second frequency comb signal having different line spacings, a reference measurement comprising superimposing the at least part of the first frequency comb signal and at least part of the second frequency comb signal in a reference beam path, and detecting the through beat signal propagated through the reference beam path. The method also includes a first measurement comprising superimposing the at least part of the first frequency comb signal with at least part of the second frequency comb signal, coupling the superimposed signal into a measurement beam path and detecting the superimposed signal propagated through the measurement beam path. The method also includes determining the path difference between the reference beam path and the measuring beam path from the detected superimposed signals.

Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Dual-Laser-Chip-Scale-Lidar für eine simultane Entfernungs-Doppler-Erfassung bereitzustellen.Accordingly, it is an object of the invention to provide a dual laser chip scale lidar for simultaneous range-doppler detection.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Chip-Scale-Lidarsystem eine erste Lichtquelle zum Ausgeben eines ersten Signals und eine zweite Lichtquelle zum Ausgeben eines zweiten Signals. Ein Sendestrahlkoppler liefert ein Ausgabesignal zur Übertragung, wobei das Ausgabesignal einen Teil des ersten Signals und einen Teil des zweiten Signals enthält und ein Empfangsstrahlkoppler ein Empfangssignal erhält, das aus der Reflexion des Ausgabesignals durch ein Ziel resultiert. Das System beinhaltet auch einen ersten Satz von Photodetektoren, um jeweils einen ersten Satz von elektrischen Strömen aus einem ersten Satz kombinierter Signale zu erhalten, wobei jeder der ersten Sätze kombinierter Signale einen ersten Teil des Empfangssignals beinhaltet, und einen zweiten Satz von Photodetektoren, um einen zweiten Satz von elektrischen Strömen aus einem zweiten Satz kombinierter Signale zu erhalten, wobei jeder der zweiten Sätze kombinierter Signale einen zweiten Teil des Empfangssignals beinhaltet. Ein Prozessor erhält von dem zweiten Satz von elektrischen Strömen eine Doppler-Information über das Ziel und erhält von dem ersten Satz von elektrischen Strömen und dem zweiten Satz von elektrischen Strömen eine Entfernungsinformation über das Ziel. Die erste Lichtquelle ist konfiguriert, um ein frequenzmoduliertes Dauerstrichwellensignal (FMCW-Signal) als das erste Signal auszugeben, und die zweite Lichtquelle ist konfiguriert, um ein Dauerstrichwellensignal (CW-Signal) als das zweite Signal auszugeben.According to a first aspect of the invention, a chip-scale lidar system includes a first light source for outputting a first signal and a second light source for outputting a second signal. A transmit beamcoupler provides an output signal for transmission, the output signal including a portion of the first signal and a portion of the second signal, and a receive beamcoupler receives a received signal resulting from reflection of the output signal by a target. The system also includes a first set of photodetectors for respectively obtaining a first set of electrical currents from a first set of combined signals, each of the first sets of combined signals including a first portion of the received signal, and a second set of photodetectors for generating a obtain a second set of electrical currents from a second set of combined signals, each of the second sets of combined signals including a second portion of the received signal. A processor obtains Doppler information about the target from the second set of electrical currents and obtains range information about the target from the first set of electrical currents and the second set of electrical currents. The first light source is configured to output a frequency modulated continuous wave (FMCW) signal as the first signal, and the second light source is configured to output a continuous wave (CW) signal as the second signal.

Gemäß einer Ausführungsform hat das zweite Signal eine Frequenz fD und das Lidar-System umfasst ferner einen Modulator und einen optischen Filter, um ein verschobenes Signal mit einer Frequenz von fm+fD zu erzeugen.According to one embodiment, the second signal has a frequency f D and the lidar system further comprises a modulator and an optical filter to generate a shifted signal with a frequency of f m +f D .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Modulator ein Mach-Zehnder-Modulator.According to another embodiment, the modulator is a Mach-Zehnder modulator.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das verschobene Signal mit dem zweiten Teil des Empfangssignals kombiniert, um den zweiten Satz kombinierter Signale zu erzeugen.According to another embodiment, the shifted signal is combined with the second portion of the received signal to generate the second set of combined signals.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt das zweite Signal bei zwei verschiedenen optischen Frequenzen fD1 und fD2 und der zweite Satz von elektrischen Strömen zeigt eine Frequenzverschiebung fD2-fD1 an, um eine Richtung des Ziels relativ zu dem Lidar-System zu bestimmen.According to another embodiment, the second signal is at two different optical frequencies f D1 and f D2 and the second set of electrical currents indicates a frequency shift f D2 -f D1 to determine a direction of the target relative to the lidar system.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das System auch eine Sendestrahlsteuervorrichtung, um das durch den Sendestrahlkoppler übertragene Ausgabesignal zu richten, und eine Empfangsstrahlsteuervorrichtung, um das Empfangssignal auf den Empfangsstrahlkoppler zu richten.According to another embodiment, the system also includes a transmit beam steering device to direct the output signal transmitted through the transmit beam coupler and a receive beam steering device to direct the received signal to the receive beam coupler.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform befindet sich das Lidar-System in einem Fahrzeug.According to a further embodiment, the lidar system is located in a vehicle.

In einem zweiten Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Chip-Scale-Lidarsystems das Bilden einer ersten Lichtquelle zum Ausgeben eines ersten Signals und das Bilden einer zweiten Lichtquelle zum Ausgeben eines zweiten Signals. Das Verfahren beinhaltet auch das Anordnen eines Sendestrahlkopplers zum Bereitstellen eines Ausgabesignals zum Senden, wobei das Ausgabesignal einen Teil des ersten Signals und einen Teil des zweiten Signals enthält, und Anordnen eines Empfangsstrahlkopplers zum Erhalten eines Empfangssignals, das sich aus der Reflexion des Ausgabesignals von einem Ziel ergibt. Ein erster Satz von Photodetektoren wird gebildet, um jeweils einen ersten Satz elektrischer Ströme aus einem ersten Satz kombinierter Signale zu erhalten, wobei jeder der ersten Sätze kombinierter Signale einen ersten Teil des Empfangssignals beinhaltet. Ein zweiter Satz von Photodetektoren wird gebildet, um jeweils einen zweiten Satz von elektrischen Strömen aus einem zweiten Satz kombinierter Signale zu erhalten, wobei jeder der zweiten Sätze kombinierter Signale einen zweiten Teil des Empfangssignals beinhaltet. Ein Prozessor erhält Dopplerinformationen über das Ziel von dem zweiten Satz von elektrischen Strömen und um Entfernungsinformationen über das Ziel von dem ersten Satz von elektrischen Strömen und dem zweiten Satz von elektrischen Strömen zu erhalten. Das Bilden der zweiten Lichtquelle beinhaltet das Bilden der zweiten Lichtquelle zum Ausgeben eines Dauerstrichwellensignals, CW-Signals, als das zweite Signal und das Ausgeben des zweiten Signals mit einer Frequenz fD. Das Verfahren umfasst ferner das Anordnen eines Modulators und eines optischen Filters, um ein verschobenes Signal mit einer Frequenz von fm+ fD zu erzeugen. Das Verfahren umfasst ferner das Kombinieren des verschobenen Signals mit dem zweiten Teil des Empfangssignals, um den zweiten Satz kombinierter Signale zu erzeugen. Das Ausgeben des zweiten Signals erfolgt bei zwei verschiedenen optischen Frequenzen fD1 und fD2 und das Erhalten des zweiten Satzes von elektrischen Strömen zeigt eine Frequenzverschiebung fD2-fD1 an, um eine Richtung des Ziels relativ zu dem Lidar-System zu bestimmen.In a second aspect of the invention, a method of fabricating a chip-scale lidar system includes forming a first light source to output a first signal and forming a second light source to output a second signal. The method also includes arranging a transmit beamcoupler to provide an output signal for transmission, the output signal including a portion of the first signal and a portion of the second signal, and arranging a receive beamcoupler to obtain a receive signal resulting from reflection of the output signal from a target results. A first set of photodetectors are formed to each receive a first set of electrical currents from a first set of combined signals, each of the first sets of combined signals including a first portion of the received signal. A second set of photodetectors are formed to each receive a second set of electrical currents from a second set of combined signals, each of the second sets of combined signals including a second portion of the received signal. A processor obtains Doppler information about the target from the second set of electrical currents and to obtain range information about the target from the first set of electrical currents and the second set of electrical currents. Forming the second light source includes forming the second light source to output a continuous wave, CW signal as the second signal and outputting the second signal at a frequency f D . The method further includes arranging a modulator and an optical filter to generate a shifted signal having a frequency of f m +f D . The method further includes combining the shifted signal with the second portion of the received signal to generate the second set of combined signals. Outputting the second signal occurs at two different optical frequencies f D1 and f D2 and obtaining the second set of electrical currents indicates a frequency shift f D2 -f D1 to determine a direction of the target relative to the lidar system.

Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Bilden der ersten Lichtquelle das Bilden der ersten Lichtquelle zum Ausgeben eines frequenzmodulierten Dauerstrichwellensignals (FMCW-Signals) als das erste Signal.According to one embodiment, forming the first light source includes forming the first light source to output a frequency modulated continuous wave (FMCW) signal as the first signal.

Die oben genannten Eigenschaften und Vorteile sowie anderen Eigenschaften und Funktionen der vorliegenden Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ohne weiteres hervor.The above features and advantages as well as other features and functions of the present disclosure are readily apparent from the following detailed description when read in conjunction with the accompanying drawings.

Figurenlistecharacter list

Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen nur exemplarisch in der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen, wobei sich die detaillierte Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, wobei gilt:

  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Szenarios, das ein kohärentes Dual-Laser-Chip-Scale-Lidar-System gemäß Ausführungsformen beinhaltet;
  • 2 ist ein Blockdiagramm des Lidar-Systems gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und
  • 3 ist ein Blockdiagramm des Lidar-Systems gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
Other features, advantages and details appear only by way of example in the following detailed description of the embodiments, which detailed description refers to the drawings, where:
  • 1 12 is a block diagram of a scenario involving a coherent dual laser chip scale lidar system according to embodiments;
  • 2 12 is a block diagram of the lidar system, in accordance with one or more embodiments; and
  • 3 10 is a block diagram of the lidar system in accordance with one or more embodiments.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung in ihren An- oder Verwendungen zu beschränken. Es sollte verstanden werden, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.The following description is merely exemplary in nature and is not intended to limit the present invention to its application or uses. It should be understood that throughout the drawings, corresponding reference numbers indicate like or corresponding parts and features.

Wie bereits erwähnt, verwenden herkömmliche Lidar-Systeme eine einzige Lichtquelle, um sowohl die Entfernungs- als auch die Doppler-Messung durchzuführen. Ausführungsformen der Systeme und Verfahren, die hierin detailliert beschrieben werden, beziehen sich auf Dual-Laser-Chip-Scale-Lidar für simultane Entfernungs-Doppler-Erfassung. Dual-Laser bezieht sich auf die Tatsache, dass zwei verschiedene Lichtquellen verwendet werden. Im Vergleich zu dem herkömmlichen Lidar-System, das eine einzige Lichtquelle verwendet, kann das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) in der Größenordnung von 3 Dezibel (dB) verbessert werden. In den Dual-Laser-Ausführungsformen liefert eine Lichtquelle ein FMCW-Signal und eine andere Lichtquelle liefert ein Dauerstrichwellensignal (CW-Signal) ohne Frequenzmodulation. Das FMCW-Signal kann in Form einer Dreieckswelle mit einem als Aufwärts-Chirp bezeichneten Abschnitt, der einen linearen Frequenzanstieg gegen die Zeit zeigt, und einem als Abwärts-Chirp bezeichneten Abschnitt, der eine lineare Abnahme in der Häufigkeit gegen die Zeit zeigt, vorliegen. Das unmodulierte CW-Signal wird bei der Doppler-Geschwindigkeitserfassung verwendet, und das FMCW-Signal wird verwendet, um die Zielentfernung zu erhalten, wobei die Doppler-Geschwindigkeitsinformation aus dem unmodulierten CW-Signal erhalten wird. Zwei exemplarische Ausführungsformen von Dual-Laser-Chip-Scale-Lidarsystemen werden detailliert beschrieben.As previously mentioned, traditional lidar systems use a single light source to perform both the range and Doppler measurements. Embodiments of the systems and methods detailed herein relate to dual laser chip scale lidar for simultaneous range-doppler detection. Dual laser refers to the fact that two different light sources are used. Compared to the traditional lidar system using a single light source, the signal-to-noise ratio (SNR) can be improved on the order of 3 decibels (dB). In the dual laser embodiments, one light source provides an FMCW signal and another light source provides a continuous wave (CW) signal without frequency modulation. The FMCW signal may be in the form of a triangular wave with a portion called up-chirp showing a linear increase in frequency versus time and a portion called down-chirp showing a linear decrease in frequency versus time. The unmodulated CW signal is used in Doppler velocity detection and the FMCW signal is used to obtain target range, with Doppler velocity information obtained from the unmodulated CW signal. Two exemplary embodiments of dual laser chip scale lidar systems are described in detail.

Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform zeigt 1 ein Blockdiagramm eines Szenarios, das ein kohärentes Dual-Laser-Chip-Scale-Lidar-System 110 beinhaltet. Das in 1 dargestellte Fahrzeug 100 ist ein Kraftfahrzeug 101. Ein Lidar-System 110, das unter Bezugnahme auf 2 und 3 ausführlicher beschrieben wird, ist auf dem Dach des Kraftfahrzeugs 101 gezeigt. Gemäß alternativen oder zusätzlichen Ausführungsformen können ein oder mehrere Lidar-Systeme 110 an anderer Stelle in oder an dem Fahrzeug 100 angeordnet sein (. z. B. vordere und hintere Stoßfänger, Seiten). Ein weiterer Sensor 115 (z. B. Kamera, Sonar, Radarsystem) ist ebenfalls gezeigt. Informationen, die von dem Lidar-System 110 und einem oder mehreren anderen Sensoren 115 erhalten werden, können an eine Steuerung 120 (z. B. eine elektronische Steuereinheit (ECU)) zur Bild- oder Datenverarbeitung, Zielerkennung und nachfolgenden Fahrzeugsteuerung geliefert werden.According to an exemplary embodiment 1 12 is a block diagram of a scenario involving a coherent dual laser chip scale lidar system 110. FIG. This in 1 The vehicle 100 illustrated is an automobile 101. A lidar system 110 described with reference to FIG 2 and 3 described in more detail is shown on the roof of motor vehicle 101 . According to alternative or additional embodiments, one or more lidar systems 110 may be located elsewhere in or on the vehicle 100 (eg, front and rear bumpers, sides). Another sensor 115 (e.g. camera, sonar, radar system) is also shown. Information obtained from the lidar system 110 and one or more other sensors 115 may be provided to a controller 120 (e.g., an electronic control unit (ECU)) for image or data processing, target detection, and subsequent vehicle control.

Die Steuerung 120 kann die Information verwenden, um ein oder mehrere Fahrzeugsysteme 130 zu steuern. In einer exemplarischen Ausführungsform kann das Fahrzeug 100 ein autonomes Fahrzeug sein, und die Steuerung 120 kann bekannte Fahrzeugbetriebssteuerung unter Verwendung von Informationen von dem Lidar-System 110 und anderen Quellen durchführen. In alternativen Ausführungsformen kann die Steuerung 120 den Fahrzeugbetrieb unter Verwendung von Informationen von dem Lidar-System 110 und anderen Quellen als Teil eines bekannten Systems (z. B. Kollisionsvermeidungssystem, adaptives Geschwindigkeitsregelungssystem) erweitern. Das Lidar-System 110 und ein oder mehrere andere Sensoren 115 können verwendet werden, um Objekte 140 zu erfassen, wie z. B. den Fußgänger 145, der in 1 gezeigt ist. Die Steuerung 120 kann eine Verarbeitungsschaltung beinhalten, die eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Hardware-Computerprozessor (gemeinsam genutzte oder dedizierte oder Gruppe) und einen Speicher beinhalten kann, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.The controller 120 can use the information to control one or more vehicle systems 130 . In an exemplary embodiment, vehicle 100 may be an autonomous vehicle, and controller 120 may perform known vehicle operation controls using information from lidar system 110 and other sources. In alternative embodiments, the controller 120 may augment vehicle operation using information from the lidar system 110 and other sources as part of a known system (e.g., collision avoidance system, adaptive cruise control system). The lidar system 110 and one or more other sensors 115 can be used to detect objects 140, such as. B. the pedestrian 145, who in 1 is shown. The controller 120 may include processing circuitry, which may include an application specific integrated circuit (ASIC), electronic circuitry, a hardware computer processor (shared or dedicated or group), and memory, one or more software or firmware programs, a combinatorial Executes logic circuit and / or other suitable components that provide the functionality described.

2 ist ein Blockdiagramm des Lidar-Systems 110 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Einige oder alle der in 2 gezeigten Komponenten können Teil eines photonischen Chips sein. Daher kann das Lidar-System 110 als Chip-Scale-Lidar bezeichnet werden. Zwei Lichtquellen 205, 210 werden in dem Dual-Laser-Lidar-System 110 verwendet. Die Lichtquellen 205, 210 können Laserdioden sein, die auf dem photonischen Chip ausgebildet sind. Die Lichtquelle 205 gibt CW-Signale mit Frequenzen fD1 und fD2 aus. Die Lichtquelle 210 gibt FMCW-Signale mit einer Mittenfrequenz fR aus. Wie zuvor erwähnt, kann das FMCW-Signal einen Aufwärts-Chirp und einen Abwärts-Chirp enthalten, und die Differenz Δf ist der Frequenzunterschied zwischen den höchsten und niedrigsten Frequenzen in jedem Chirp. Die Lichtquelle 210 kann eine steuerbare Stromquelle enthalten, die moduliert ist, um die Ausgabe einer Laserdiode zu modulieren und dadurch das FMCW-Licht zu erzeugen. Die in 2 gezeigten Resonatoren 215a, 215b, 215c, 215d (im Allgemeinen als 215 bezeichnet) funktionieren als Add-, Drop- oder Through-Ports. Der Resonator 215a wirkt als ein Drop-Port, der die Frequenz fR auf den Buswellenleiter 217 absenkt (d. h. hochkoppelt). Der Resonator 215b wirkt als ein Drop-Port für die Frequenz fD1 und als Through-Port für die Frequenz fD2. Somit ist das CW-Signal bei der Frequenz fD1 gekoppelt, um sich mit dem FMCW-Signal bei der Frequenz fR zu kombinieren, wie gezeigt in dem Wellenleiter 217, während das CW-Signal bei der Frequenz fD2 getrennt und dem Kombinierer 250b bereitgestellt wird, was weiter erörtert wird. 2 11 is a block diagram of lidar system 110 in accordance with one or more embodiments. Some or all of the in 2 Components shown can be part of a photonic chip. Therefore, the lidar system 110 can be referred to as a chip-scale lidar. Two light sources 205, 210 are used in the dual laser lidar system 110. The light sources 205, 210 can be laser diodes formed on the photonic chip. The light source 205 outputs CW signals with frequencies f D1 and f D2 . The light source 210 outputs FMCW signals with a center frequency f R . As previously mentioned, the FMCW signal may contain an up chirp and a down chirp, and the difference Δf is the frequency difference between the highest and lowest frequencies in each chirp. The light source 210 may include a controllable current source that is modulated to modulate the output of a laser diode to thereby generate the FMCW light. In the 2 Resonators 215a, 215b, 215c, 215d (generally denoted as 215) shown function as add, drop or through ports. The resonator 215a acts as a drop port, dropping (ie, up-coupling) the frequency f R onto the bus waveguide 217 . Resonator 215b acts as a drop port for frequency f D1 and a through port for frequency f D2 . Thus, the CW signal at frequency f D1 is coupled to combine with the FMCW signal at frequency f R as shown in waveguide 217, while the CW signal at frequency f D2 is separated and combiner 250b is provided, which will be discussed further.

Am Splitter 220 wird eine Kombination des FMCW-Signals mit der Frequenz fR und das CW-Signal mit der Frequenz fD1 geteilt. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform wird der größte Teil des Signals (z. B. 90 Prozent) zu dem Sendestrahlkoppler 230 (z. B. Gitterkoppler, Kantenkoppler) als das Ausgabesignal 225 geleitet, während ein anderer Teil als Signal 227 aufgeteilt wird. Ein Sendestrahlscanner 235 (z. B. ein zweidimensionaler (2D) mikroelektromechanischer Systemscanner (MEMS-Scanner)) lenkt das Ausgabesignal 225 aus dem Lidar-System 110. Wenn das Ausgabesignal 225 auf ein Ziel 140 trifft, wird ein Teil des resultierenden gestreuten Lichts durch einen Empfangsstrahlscanner 245 in einen Empfangsstrahlkoppler 240 (z. B. Gitterkoppler, Kantenkoppler) als ein Empfangssignal 247 gelenkt. Basierend auf der Dopplerfrequenzverschiebung in dem Empfangssignal 247 aufgrund der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Lidar und dem Ziel wird die FMCW-Komponente von fR durch ΔfD verschoben und die CW-Komponente wird von fD1 durch ΔfD verschoben.At the splitter 220, a combination of the FMCW signal with the frequency f R and the CW signal with the frequency f D1 is divided. According to an exemplary embodiment, most of the signal (e.g., 90 percent) is routed to the transmit beam coupler 230 (e.g., grating coupler, edge coupler) as the output signal 225, while another portion as signal 227 is split. A transmit beam scanner 235 (e.g., a two-dimensional (2D) microelectromechanical system (MEMS) scanner) directs the output signal 225 from the lidar system 110. When the output signal 225 hits a target 140, a portion of the resulting scattered light will pass through a receive beam scanner 245 into a receive beam coupler 240 (e.g. grating coupler, edge coupler) as a receive signal 247 . Based on the Doppler frequency shift in the receive signal 247 due to the relative velocity between the lidar and the target, the FMCW component is shifted from f R by Δf D and the CW component is shifted from f D1 by Δf D .

Der Resonator 215d wird verwendet, um nur die verschobene FMCW-Komponente des Empfangssignals 247 mit der Frequenz fR± ΔfD auf den Wellenleiter 218 abzusenken (d. h. hochzukoppeln). Die CW-Komponente des Empfangssignals 247 mit der Frequenz fD1 ± ΔfD wird dem Kombinierer 250b zusammen mit dem CW-Signal bei der Frequenz fD2 bereitgestellt, was das CW-LO-Signal von der Lichtquelle 205 ist. Der Kombinierer 250b kombiniert die CW-Komponente des Empfangssignals 247 mit der Frequenz fD1 ± ΔfD und das CW LO-Signal von der Lichtquelle 205 bei der Frequenz fD2 und teilt die Kombination in kombinierte Signale 255c, 255d (kombinierte Signale 255a, 255b, 255c, 255d, die allgemein als 255 bezeichnet werden). Die kombinierten Signale 255c, 255d werden jeweils an zwei Photodetektoren 260c, 260d bereitgestellt (Photodetektoren 260a, 260b, 260c, 260d werden allgemein als 260 bezeichnet). Die Photodetektoren 260 können beispielsweise Germanium-auf-Silizium-Photodetektoren sein. Die Komponenten jedes kombinierten Signals 255c, 255d interferieren miteinander in jedem Photodetektor 260c, 260d.Resonator 215d is used to drop (ie, up-couple) only the shifted FMCW component of receive signal 247 at frequency f R ±Δf D onto waveguide 218 . The CW component of receive signal 247 at frequency f D1 ±Δf D is provided to combiner 250b along with the CW signal at frequency f D2 , which is the CW LO signal from light source 205 . The combiner 250b combines the CW component of the received signal 247 at frequency f D1 ± Δf D and the CW LO signal from the light source 205 at frequency f D2 and splits the combination into combined signals 255c, 255d (combined signals 255a, 255b , 255c, 255d, the all commonly referred to as 255). The combined signals 255c, 255d are provided to two photodetectors 260c, 260d, respectively (photodetectors 260a, 260b, 260c, 260d are referred to generally as 260). Photodetectors 260 may be germanium-on-silicon photodetectors, for example. The components of each combined signal 255c, 255d interfere with each other in each photodetector 260c, 260d.

Die Photodetektoren 260c, 260d wandeln das Ergebnis der Interferenz in elektrische Ströme 270c, 270d um, die auch als Taktsignale bezeichnet werden. Die elektrischen Ströme 270c, 270d von jedem der Photodetektoren 260c, 260d werden kombiniert und verarbeitet, um eine Doppler-Geschwindigkeitsinformation über das Ziel 140 zu erhalten. Die empfangene Dopplerfrequenz ΔfD in den Photodetektoren 260c und 260d sind um die Differenz der beiden optischen Frequenzen des Lasers 205, fD2-fD1 verschoben, um die Bestimmung der Richtung der Dopplergeschwindigkeit des Ziels relativ zum Lidar zu ermöglichen. Die Verarbeitung kann beispielsweise innerhalb des Lidar-Systems 110 durch einen Prozessor 280 oder außerhalb des Lidar-Systems 110 durch die Steuerung 120 durchgeführt werden. Der Prozessor 280 kann Verarbeitungsschaltungen enthalten, die denen ähnlich sind, die für die Steuerung 120 erörtert wurden.Photodetectors 260c, 260d convert the result of the interference into electrical currents 270c, 270d, also referred to as clock signals. The electrical currents 270c, 270d from each of the photodetectors 260c, 260d are combined and processed to obtain Doppler velocity information about the target 140. FIG. The received Doppler frequency Δf D in the photodetectors 260c and 260d are shifted by the difference in the two optical frequencies of the laser 205, f D2 -f D1 , to enable determination of the direction of the target's Doppler velocity relative to the lidar. The processing may be performed within the lidar system 110 by a processor 280 or external to the lidar system 110 by the controller 120, for example. Processor 280 may include processing circuitry similar to that discussed for controller 120 .

Der Teil des Empfangssignals 247, der durch den Resonator 215d auf den Wellenleiter 218 abgesenkt (d. h. hochgekoppelt) wird, die verschobene FMCW-Komponente des Empfangssignals 245 mit der Frequenz fR± ΔfD, wird in den Kombinierer 250a eingegeben. Das Signal 227 von dem Splitter 220 wird an den Resonator 215c bereitgestellt. Nur die FMCW-Komponente bei der Frequenz fR wird durch den Resonator 215c als Lokaloszillatorsignal (LO-Signal) 229 auf den Wellenleiter 219 abgesenkt (d. h. hochgekoppelt) und wird auch dem Kombinierer 250a bereitgestellt. Der Kombinierer 250a kombiniert das LO-Signal 229 und das FMCW-Signal von dem Resonator 215d, der eine Frequenz fR± ΔfD aufweist. Der Kombinierer 250a teilt das kombinierte Signal in kombinierte Signale 255a, 255b, die jeweils den Photodetektoren 260a, 260b bereitgestellt werden.The portion of receive signal 247 that is dropped (ie, coupled up) onto waveguide 218 by resonator 215d, the shifted FMCW component of receive signal 245 at frequency f R ±Δf D , is input to combiner 250a. The signal 227 from the splitter 220 is provided to the resonator 215c. Only the FMCW component at frequency f R is dropped (ie, coupled up) by resonator 215c as local oscillator (LO) signal 229 onto waveguide 219 and is also provided to combiner 250a. The combiner 250a combines the LO signal 229 and the FMCW signal from the resonator 215d, which has a frequency f R ±Δf D . The combiner 250a divides the combined signal into combined signals 255a, 255b, which are provided to photodetectors 260a, 260b, respectively.

Die Ergebnisse der Interferenz zwischen den kombinierten Signalen 255a, 255b bei jedem der Photodetektoren 260a, 260b werden in elektrische Signale 270a, 270b umgewandelt, die als Taktsignale bezeichnet werden. Die Frequenz fb + ist die Frequenz der Taktsignale während des Aufwärts-Chirps und die Frequenz fb - ist die Frequenz der Taktsignale während des Abwärts-Chirps. Die Photodetektoren 260a, 260b werden in Übereinstimmung mit einer bekannten symmetrischen Detektortechnik verwendet, um das Intensitätsrauschen in dem LO-Signal 229 zu löschen, das beiden Photodetektoren 260a, 260b gemeinsam ist.The results of the interference between the combined signals 255a, 255b at each of the photodetectors 260a, 260b are converted into electrical signals 270a, 270b, referred to as clock signals. The frequency f b + is the frequency of the clock signals during the up chirp and the frequency f b - is the frequency of the clock signals during the down chirp. The photodetectors 260a, 260b are used in accordance with a known balanced detector technique to cancel the intensity noise in the LO signal 229 that is common to both photodetectors 260a, 260b.

Die elektrischen Signale 270a, 270b und die elektrischen Signale 270c, 270d werden verwendet, um die Entfernung zu dem Ziel 140 zu bestimmen. Die Bestimmung der Entfernung wird für jeden Aufwärts-Chirp und jeden Abwärts-Chirp in dem von der Lichtquelle 210 ausgegebenen FMCW-Signal durchgeführt. Die Entfernungsbestimmung für den Aufwärts-Chirp-Bereich ist gegeben durch: R = c ( ƒ b + + Δ ƒ D ) T 2 Δ ƒ

Figure DE102018116956B4_0001
Electrical signals 270a, 270b and electrical signals 270c, 270d are used to determine the range to target 140. FIG. The distance determination is performed for each up chirp and each down chirp in the FMCW signal output from the light source 210 . The range determination for the up-chirp region is given by: R = c ( ƒ b + + Δ ƒ D ) T 2 Δ ƒ
Figure DE102018116956B4_0001

In GL. 1 ist T die Zeit des Chirp und c ist die Lichtgeschwindigkeit. Die Entfernungsbestimmung für den Abwärts-Chirp-Bereich ist gegeben durch: R = c ( ƒ b Δ ƒ D ) T 2 Δ ƒ

Figure DE102018116956B4_0002
In GL. 1, T is the time of the chirp and c is the speed of light. The range determination for the down chirp region is given by: R = c ( ƒ b Δ ƒ D ) T 2 Δ ƒ
Figure DE102018116956B4_0002

3 ist ein Blockdiagramm des Lidar-Systems 110 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Wie die in 2 gezeigte Ausführungsform beinhaltet die in 3 gezeigte Ausführungsform zwei Lichtquellen 305, 310. Die Lichtquellen 305, 310 können wie die Lichtquellen 205, 210 Laserdioden sein, die auf dem photonischen Chip ausgebildet sind. Die Lichtquelle 310 stellt ein FMCW-Signal mit der Frequenz fR bereit wie die Lichtquelle 210 in 2, aber die Lichtquelle 305 stellt im Gegensatz zu der Lichtquelle 205 in 2 ein CW-Signal bei nur einer Frequenz fD bereit. Basierend auf den Resonatoren 315a, 315b wird dem Splitter 320 ein Signal mit einer FMCW-Komponente bei fR und einer CW-Komponente bei fD bereitgestellt. Der Splitter 320 liefert ein Ausgabesignal 325 an den Sendestrahlkoppler 230 zur Übertragung durch den Sendestrahlscanner 235. Wie mit Bezug auf 2 bemerkt wurde, kann die Mehrheit (z. B. 90 Prozent) des Signals, das die FMCW-Komponente bei der Frequenz fR und die CW-Komponente bei der Frequenz fD enthält, als das Ausgangssignal 325 aufgeteilt sein. Der verbleibende Teil der Aufteilung wird als Signal 327 bereitgestellt. 3 11 is a block diagram of lidar system 110 in accordance with one or more embodiments. like the inside 2 embodiment shown includes the in 3 embodiment shown has two light sources 305, 310. The light sources 305, 310 can, like the light sources 205, 210, be laser diodes which are formed on the photonic chip. The light source 310 provides an FMCW signal with the frequency f R like the light source 210 in 2 , but the light source 305, unlike the light source 205 in 2 a CW signal at only one frequency fD ready. Based on the resonators 315a, 315b, the splitter 320 is provided with a signal having an FMCW component at f R and a CW component at f D . The splitter 320 provides an output signal 325 to the transmit beam coupler 230 for transmission by the transmit beam scanner 235. As with reference to FIG 2 as noted, the majority (e.g., 90 percent) of the signal containing the FMCW component at frequency f R and the CW component at frequency f D may be split as the output signal 325 . The remaining part of the split is provided as signal 327 .

Das Signal 327 wird an den Resonator 315c bereitgestellt, der nur den FMCW-Teil des Signals bei der Frequenz fR als das LO-Signal 329 absenkt (d. h, hochkoppelt) und es an den Kombinierer 350a bereitstellt. Der CW-Teil des Signals 327 bei der Frequenz fD wird an einen Modulator 352 (z. B. einen Mach-Zehnder-Modulator (MZM)) bereitgestellt, um eine Frequenzverschiebung um die Frequenz fm zu induzieren. Die Frequenz fm kann beispielsweise im Bereich von 100 MHz bis 1 GHz liegen. Diesem folgt ein schmalbandiger optischer Filter 357, sodass das verschobene Signal 358 eine Frequenz fD+ fm aufweist.Signal 327 is provided to resonator 315c, which lowers (i.e., couples up) only the FMCW portion of the signal at frequency f R as LO signal 329 and provides it to combiner 350a. The CW portion of signal 327 at frequency f D is provided to a modulator 352 (e.g., a Mach-Zehnder modulator (MZM)) to induce a frequency shift about frequency f m . The frequency f m can be in the range from 100 MHz to 1 GHz, for example. This is followed by a narrow-band optical filter 357, so that the shifted signal 358 has a frequency f D + f m .

Wenn das Ausgangssignal 325 auf ein Ziel 140 trifft, wird ein Teil des resultierenden gestreuten Lichts durch einen Empfangsstrahlscanner 245 in einen Empfangsstrahlkoppler 340 als ein Empfangssignal 347 gelenkt. Basierend auf der Doppler-Frequenzverschiebung in dem Empfangssignal 347 wird die FMCW-Komponente von fR durch ΔfD verschoben und die CW-Komponente wird von fD durch ΔfD verschoben. Der Resonator 315d wird verwendet, um nur die verschobene FMCW-Komponente des Empfangssignals 347 mit der Frequenz fR±ΔfD zu koppeln. Die CW-Komponente des Empfangssignals 347 mit der Frequenz fD±ΔfD wird dem Kombinierer 350b zusammen mit dem verschobenen Signal 358 bei der Frequenz fD+fm bereitgestellt. Der Kombinierer 350b teilt seine Ausgabe als kombinierte Signale 355c, 355d auf, die jeweils an Photodetektoren 360c, 360d bereitgestellt werden (im Allgemeinen werden die Photodetektoren 360a, 360b, 360c, 360d als 360 bezeichnet). Die Photodetektoren 360 können beispielsweise Germanium-auf-Silizium-Photodetektoren sein. Wie mit Bezug auf 2 bemerkt wurde, konvertieren die Photodetektoren 360c, 360d das Ergebnis der Interferenz von jedem der kombinierten Signale 355c, 355d in jeweilige elektrische Ströme 370c, 370d, die auch als Taktsignale bezeichnet werden.When the output signal 325 strikes a target 140, a portion of the resulting scattered light is directed by a receive beam scanner 245 into a receive beam coupler 340 as a receive signal 347. FIG. Based on the Doppler frequency shift in the received signal 347, the FMCW component is shifted from f R by Δf D and the CW component is shifted from f D by Δf D . Resonator 315d is used to couple only the shifted FMCW component of receive signal 347 at frequency f R ±Δf D . The CW component of receive signal 347 at frequency f D ±Δf D is provided to combiner 350b along with shifted signal 358 at frequency f D +f m . Combiner 350b splits its output as combined signals 355c, 355d which are provided to photodetectors 360c, 360d, respectively (generally photodetectors 360a, 360b, 360c, 360d are referred to as 360). Photodetectors 360 may be germanium-on-silicon photodetectors, for example. As related to 2 As noted, the photodetectors 360c, 360d convert the result of the interference from each of the combined signals 355c, 355d into respective electrical currents 370c, 370d, also referred to as clock signals.

Am Kombinierer 350a wird zusammen mit dem LO-Signal 329 auch der Teil des Empfangssignals 347 eingegeben, der durch den Resonator 315d hochgekoppelt wird. Die Kombination der zwei Signale wird in kombinierte Signale 355a, 355b aufgeteilt, die jeweils den Photodetektoren 360a, 360b bereitgestellt werden. Die elektrischen Ströme 370a, 370b, die jeweils von den Photodetektoren 360a, 360b erhalten werden, sind zur Verarbeitung zusammen mit den elektrischen Strömen 370c, 370d vorgesehen. Die Verarbeitung kann durch den Prozessor 280 des Lidar-Systems 110 oder durch die Steuerung 120 erfolgen.At the combiner 350a, together with the LO signal 329, that part of the received signal 347 that is coupled up by the resonator 315d is also input. The combination of the two signals is split into combined signals 355a, 355b which are provided to photodetectors 360a, 360b, respectively. The electrical currents 370a, 370b obtained from the photodetectors 360a, 360b, respectively, are provided for processing along with the electrical currents 370c, 370d. The processing can be performed by the processor 280 of the lidar system 110 or by the controller 120 .

Wie unter Bezugnahme auf 2 erörtert, wird ein Satz von elektrischen Strömen 370c, 370d verwendet, um eine Doppler-Geschwindigkeitserfassung durchzuführen. Alle vier elektrischen Ströme 370a, 370b, 370c, 370d sind an der Bestimmung der Entfernung zu dem Ziel 140 beteiligt, und die Bestimmung der Entfernung wird für jeden Aufwärts-Chirp und jeden Abwärts-Chirp des von der Lichtquelle 310 ausgegebenen FMCW-Signals durchgeführt. Aus den elektrischen Strömen 370a, 370b, die von den Photodetektoren 360a, 360b bereitgestellt werden, ist die Frequenz fb + die Frequenz der Taktsignale während des Aufwärts-Chirps und die Frequenz fb - ist die Frequenz der Taktsignale während des Abwärts-Chirps. Die Entfernungsbestimmung ist in GL. 1 und 2 beschrieben. Die Frequenzverschiebung fm erleichtert die Bestimmung der Richtung der Dopplergeschwindigkeit des Ziels relativ zum Lidar.As referring to 2 , a set of electrical currents 370c, 370d are used to perform Doppler velocity detection. All four electric currents 370a, 370b, 370c, 370d are involved in determining the range to the target 140, and the determination of the range is performed for each up-chirp and each down-chirp of the FMCW signal output from the light source 310. From the electrical currents 370a, 370b provided by the photodetectors 360a, 360b, the frequency f b + is the frequency of the clock signals during the up chirp and the frequency f b - is the frequency of the clock signals during the down chirp. The distance determination is in GL. 1 and 2 described. The frequency shift f m makes it easier to determine the direction of the target's Doppler velocity relative to the lidar.

Claims (8)

Ein Chip-Scale-Lidarsystem (110), umfassend: eine erste Lichtquelle (210), die konfiguriert ist, um ein erstes Signal auszugeben; eine zweite Lichtquelle (205), die konfiguriert ist, um ein zweites Signal auszugeben; einen Sendestrahlkoppler (230), der konfiguriert ist, um ein Ausgabesignal (225) zur Übertragung bereitzustellen, wobei das Ausgabesignal (225) einen Teil des ersten Signals und einen Teil des zweiten Signals enthält; einen Empfangsstrahlkoppler (240), der konfiguriert ist, um ein Empfangssignal (247) zu erhalten, das aus der Reflexion des Ausgabesignals (225) durch ein Ziel (140) resultiert; einen ersten Satz von Photodetektoren (260a, 260b), der konfiguriert ist, um jeweils einen ersten Satz von elektrischen Strömen (270a, 270b) aus einem ersten Satz kombinierter Signale (255a, 255b) zu erhalten, wobei jeder der ersten Sätze kombinierter Signale (255a, 255b) einen ersten Teil des Empfangssignals (247) enthält; einen zweiten Satz von Photodetektoren (260c, 260d), der konfiguriert ist, um einen zweiten Satz elektrische Ströme (270c, 270d) jeweils von einem zweiten Satz kombinierter Signale (255c, 255d) zu erhalten, wobei jeder der zweiten Sätze kombinierter Signale (255c, 255d) einen zweiten Teil des Empfangssignals (247) enthält; und einen Prozessor (280), der konfiguriert ist, um Dopplerinformationen über das Ziel (140) von dem zweiten Satz von elektrischen Strömen (270c, 270d) zu erhalten und um Entfernungsinformationen über das Ziel (140) von dem ersten Satz von elektrischen Strömen (270a, 270b) und dem zweiten Satz von elektrischen Strömen (270c, 270d) zu erhalten wobei die erste Lichtquelle (210) konfiguriert ist, um ein frequenzmoduliertes Dauerstrichwellensignal, FMCW-Signal, als das erste Signal auszugeben, und die zweite Lichtquelle (205) konfiguriert ist, um ein Dauerstrichwellensignal, CW-Signal, als das zweite Signal auszugeben.A chip-scale lidar system (110) comprising: a first light source (210) configured to output a first signal; a second light source (205) configured to output a second signal; a transmit beam coupler (230) configured to provide an output signal (225) for transmission, the output signal (225) including a portion of the first signal and a portion of the second signal; a receive beam coupler (240) configured to receive a receive signal (247) resulting from reflection of the output signal (225) by a target (140); a first set of photodetectors (260a, 260b) configured to respectively obtain a first set of electrical currents (270a, 270b) from a first set of combined signals (255a, 255b), each of the first sets of combined signals ( 255a, 255b) contains a first part of the received signal (247); a second set of photodetectors (260c, 260d) configured to receive a second set of electrical currents (270c, 270d) from a second set of combined signals (255c, 255d), respectively, each of the second sets of combined signals (255c , 255d) contains a second part of the received signal (247); and a processor (280) configured to obtain Doppler information about the target (140) from the second set of electrical currents (270c, 270d) and range information about the target (140) from the first set of electrical currents (270a , 270b) and the second set of electrical currents (270c, 270d). wherein the first light source (210) is configured to output a frequency modulated continuous wave, FMCW signal as the first signal and the second light source (205) is configured to output a continuous wave, CW signal as the second signal. Chip-Scale-Lidar-System (110) nach Anspruch 1, wobei das zweite Signal eine Frequenz fD hat und das Chip-Scale-Lidar-System (110) ferner einen Modulator (352) und einen optischen Filter (357) umfasst, um ein verschobenes Signal (358) mit einer Frequenz von fm+fD zu erzeugen.chip-scale lidar system (110). claim 1 , wherein the second signal has a frequency f D and the chip-scale lidar system (110) further comprises a modulator (352) and an optical filter (357) to receive a shifted signal (358) with a frequency of f m +f D to generate. Chip-Scale-Lidar-System (110) nach Anspruch 2, wobei der Modulator (352) ein Mach-Zehnder-Modulator ist.chip-scale lidar system (110). claim 2 , wherein the modulator (352) is a Mach-Zehnder modulator. Chip-Scale-Lidar-System (110) nach Anspruch 2, wobei das verschobene Signal (358) mit dem zweiten Teil des Empfangssignals (247) kombiniert wird, um den zweiten Satz kombinierter Signale (255c, 255d) zu erzeugen.chip-scale lidar system (110). claim 2 , wherein the shifted signal (358) is combined with the second portion of the received signal (247) to produce the second set of combined signals (255c, 255d). Chip-Scale-Lidar-System (110) nach Anspruch 1, wobei das zweite Signal bei zwei verschiedenen optischen Frequenzen fD1 und fD2 liegt und der zweite Satz von elektrischen Strömen (270c, 270d) eine Frequenzverschiebung fD2-fD1 anzeigt, um eine Richtung des Ziels (140) relativ zu dem Chip-Scale-Lidar-System (110) zu bestimmen.chip-scale lidar system (110). claim 1 , wherein the second signal is at two different optical frequencies f D1 and f D2 and the second set of electrical currents (270c, 270d) indicates a frequency shift f D2 -f D1 to indicate a direction of the target (140) relative to the chip Determine scale lidar system (110). Chip-Scale-Lidar-System (110) nach Anspruch 1, wobei das Chip-scale-Lidar-System (110) sich in einem Fahrzeug (100) befindet.chip-scale lidar system (110). claim 1 , wherein the chip-scale lidar system (110) is located in a vehicle (100). Verfahren zur Herstellung eines Chip-Scale-Lidarsystems (110), wobei das Verfahren umfasst: Bilden einer ersten Lichtquelle (210) zum Ausgeben eines ersten Signals; Bilden einer zweiten Lichtquelle (205) zum Ausgeben eines zweiten Signals; Anordnen eines Sendestrahlkopplers (230), um ein Ausgabesignal (225) zur Übertragung bereitzustellen, wobei das Ausgabesignal (225) einen Teil des ersten Signals und einen Teil des zweiten Signals enthält; Anordnen eines Empfangsstrahlkopplers (240), der konfiguriert ist, um ein Empfangssignal (247) zu erhalten, das aus der Reflexion des Ausgabesignals (225) durch ein Ziel (140) resultiert; Formen eines ersten Satzes von Photodetektoren (260a, 260b), der konfiguriert ist, um jeweils einen ersten Satz von elektrischen Strömen (270a, 270b) aus einem ersten Satz kombinierter Signale (255a, 255b) zu erhalten, wobei jeder der ersten Sätze kombinierter Signale (255a, 255b) einen ersten Teil des Empfangssignals (247) enthält; Formen eines zweiten Satzes von Photodetektoren (260c, 260d), der konfiguriert ist, um einen zweiten Satz elektrische Ströme (270c, 270d) jeweils von einem zweiten Satz kombinierter Signale (255c, 255d) zu erhalten, wobei jeder der zweiten Sätze kombinierter Signale (255c, 255d) einen zweiten Teil des Empfangssignals (247) enthält; und Konfigurieren eines Prozessors (280), um Dopplerinformationen über das Ziel (140) von dem zweiten Satz von elektrischen Strömen (270c, 270d) zu erhalten und um Entfernungsinformationen über das Ziel (140) von dem ersten Satz von elektrischen Strömen (270a, 270b) und dem zweiten Satz von elektrischen Strömen (270c, 270d) zu erhalten; wobei das Bilden der zweiten Lichtquelle (205) das Bilden der zweiten Lichtquelle (205) zum Ausgeben eines Dauerstrichwellensignals, CW-Signals, als das zweite Signal beinhaltet, wobei das Ausgeben des zweiten Signals mit einer Frequenz fD erfolgt, und das Verfahren umfasst ferner das Anordnen eines Modulators (352) und eines optischen Filters (357), um ein verschobenes Signal (358) mit einer Frequenz von fm+ fD zu erzeugen, wobei das Verfahren ferner das Kombinieren des verschobenen Signals (358) mit dem zweiten Teil des Empfangssignals (247) umfasst, um den zweiten Satz kombinierter Signale (255c, 255d) zu erzeugen, wobei das Ausgeben des zweiten Signals bei zwei verschiedenen optischen Frequenzen fD1 und fD2 erfolgt und wobei das Erhalten des zweiten Satzes von elektrischen Strömen (270c, 270d) eine Frequenzverschiebung fD2-fD1 anzeigt, um eine Richtung des Ziels (140) relativ zu dem Chip-Scale-Lidar-System (100) zu bestimmen.A method of fabricating a chip-scale lidar system (110), the method comprising: forming a first light source (210) for outputting a first signal; forming a second light source (205) for outputting a second signal; arranging a transmit beamcoupler (230) to provide an output signal (225) for transmission, the output signal (225) including a portion of the first signal and a portion of the second signal; arranging a receive beam coupler (240) configured to receive a receive signal (247) resulting from reflection of the output signal (225) by a target (140); forming a first set of photodetectors (260a, 260b) configured to respectively obtain a first set of electrical currents (270a, 270b) from a first set of combined signals (255a, 255b), each of the first sets of combined signals (255a, 255b) contains a first part of the received signal (247); Forming a second set of photodetectors (260c, 260d) configured to receive a second set of electrical currents (270c, 270d) from a second set of combined signals (255c, 255d), each of the second sets of combined signals ( 255c, 255d) contains a second part of the received signal (247); and configuring a processor (280) to obtain Doppler information about the target (140) from the second set of electrical currents (270c, 270d) and to obtain range information about the target (140) from the first set of electrical currents (270a, 270b ) and the second set of electrical currents (270c, 270d); wherein forming the second light source (205) includes forming the second light source (205) to output a continuous wave, CW signal as the second signal, wherein the outputting of the second signal occurs at a frequency f D , and the method further comprises arranging a modulator (352) and an optical filter (357) to produce a shifted signal (358) having a frequency of f m + f D , the method further comprising combining the shifted signal (358) with the second portion of the received signal (247) to generate the second set of combined signals (255c, 255d), wherein the outputting of the second signal occurs at two different optical frequencies f D1 and f D2 and wherein the obtaining of the second set of electrical currents (270c , 270d) indicating a frequency shift f D2 -f D1 to determine a direction of the target (140) relative to the chip-scale lidar system (100). Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bilden der ersten Lichtquelle (210) das Bilden der ersten Lichtquelle (210) zum Ausgeben eines frequenzmodulierten Dauerstrichwellensignals, FMCW-Signals, als das erste Signal beinhaltet.procedure after claim 7 wherein forming the first light source (210) includes forming the first light source (210) to output a frequency modulated continuous wave, FMCW signal as the first signal.
DE102018116956.6A 2017-07-12 2018-07-12 DUAL LASER CHIP-SCALE LIDAR FOR SIMULTANEOUS DOPPLER AREA DETECTION Active DE102018116956B4 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762531414P 2017-07-12 2017-07-12
US62/531,414 2017-07-12
US16/018,716 2018-06-26
US16/018,716 US10914822B2 (en) 2017-07-12 2018-06-26 Dual-laser chip-scale lidar for simultaneous range-doppler sensing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102018116956A1 DE102018116956A1 (en) 2019-01-17
DE102018116956B4 true DE102018116956B4 (en) 2022-12-15

Family

ID=64745216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018116956.6A Active DE102018116956B4 (en) 2017-07-12 2018-07-12 DUAL LASER CHIP-SCALE LIDAR FOR SIMULTANEOUS DOPPLER AREA DETECTION

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018116956B4 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11754681B2 (en) 2019-04-04 2023-09-12 Aeva, Inc. LIDAR system with a multi-mode waveguide photodetector
US11320522B1 (en) 2019-09-17 2022-05-03 Aeva, Inc. System and method for FMCW LIDAR with DC laser

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1853952B1 (en) 2005-02-17 2013-04-24 Nikon Metrology NV Compact fiber optic geometry for a counter-chirp fmcw coherent laser radar
DE102012001754A1 (en) 2012-01-30 2013-08-01 Karlsruher Institut für Technologie Multi-scale distance measurement with frequency combs
US20140376001A1 (en) 2013-06-23 2014-12-25 Eric Swanson Integrated optical system and components utilizing tunable optical sources and coherent detection and phased array for imaging, ranging, sensing, communications and other applications
US20150378012A1 (en) 2014-06-27 2015-12-31 Hrl Laboratories Llc Single chip scanning lidar and method of producing the same
EP3081956A1 (en) 2013-12-10 2016-10-19 Mitsubishi Electric Corporation Laser radar device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1853952B1 (en) 2005-02-17 2013-04-24 Nikon Metrology NV Compact fiber optic geometry for a counter-chirp fmcw coherent laser radar
DE102012001754A1 (en) 2012-01-30 2013-08-01 Karlsruher Institut für Technologie Multi-scale distance measurement with frequency combs
US20140376001A1 (en) 2013-06-23 2014-12-25 Eric Swanson Integrated optical system and components utilizing tunable optical sources and coherent detection and phased array for imaging, ranging, sensing, communications and other applications
EP3081956A1 (en) 2013-12-10 2016-10-19 Mitsubishi Electric Corporation Laser radar device
US20150378012A1 (en) 2014-06-27 2015-12-31 Hrl Laboratories Llc Single chip scanning lidar and method of producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018116956A1 (en) 2019-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10914822B2 (en) Dual-laser chip-scale lidar for simultaneous range-doppler sensing
DE102019109930A1 (en) Alternating Chirp Frequency Modulated CW Doppler Lidar
DE102004037137B4 (en) Method and device for distance measurement
DE19601875C2 (en) Method and device for eliminating interference from FMCW radar
DE102019107793A1 (en) OPTICAL AMPLIFIER IN THE REVERSE PATH OF A COHERENT LIDAR SYSTEM
EP2128561B1 (en) Interferometric distance measuring method with delayed chirp signal and such a device
EP2126607B1 (en) Environment sensor for detecting objects and method for operating the same
DE102010003409B4 (en) Time of flight camera
DE112012001724T5 (en) Absolute distance meter based on an undersampling method
DE102012223689B3 (en) Measuring device for use in laser rangefinder for determining distance to target object, has receiving devices including detector units and time measuring units, which are selectively connected with detector units
DE102018116956B4 (en) DUAL LASER CHIP-SCALE LIDAR FOR SIMULTANEOUS DOPPLER AREA DETECTION
EP3579015B1 (en) Method and device for detecting an object by broadband laser pulses
DE102018209013A1 (en) Operating Procedures for a LiDAR System, Control Unit, LiDAR System and Device
DE102018116953B4 (en) CALIBRATION AND ALIGNMENT OF THE COHERENT LIDAR SYSTEM
AT395217B (en) DEVICE FOR CONTACTLESS SPEED AND / OR DISTANCE MEASUREMENT
DE102010062842B4 (en) Method and device for determining the absolute position of an object
DE102018116481B3 (en) 3D light-time camera and method for acquiring three-dimensional image data
WO2020192979A1 (en) Photoconductive multichannel terahertz receiving antenna, receiver, terahertz system and terahertz method
EP3654056A1 (en) Sensor and method for detecting objects
EP4057026A1 (en) Distance measurement using an active optical sensor system
DE102018116958A1 (en) HETEROGEN INTEGRATED CHIP-SCALE LIDAR SYSTEM
DE102018116957A1 (en) HETEROGENIC INTEGRATION OF CURVED MIRROR STRUCTURE FOR PASSIVE ALIGNMENT IN CHIP-SCALE LIDAR
WO2022089936A1 (en) Fmcw lidar system
DE10038346A1 (en) Multiwavelength interferometer detects amplitude modulation of electrical signal with difference in frequency of signal by detecting phase difference between difference frequency and modulation frequency signals
EP3671257A1 (en) Secure radar device and method for securely detecting an object

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: LKGLOBAL | LORENZ & KOPF PARTG MBB PATENTANWAE, DE

Representative=s name: LKGLOBAL ] LORENZ & KOPF PARTG MBB PATENTANWAE, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final