DE102020128443A1 - Fmcw-lidar-system - Google Patents

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Martin Behringer
Hubert Halbritter
Stephan Haneder
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Abstract

Ein FMCW-LIDAR-System (10) enthält eine Strahlungsquelle (107), welche einen Frequenzkammgenerator (105) aufweist.

Description

  • LIDAR-(„Light Detection and Ranging“-)Systeme, insbesondere FMCW-LIDAR-Systeme („frequency modulated continous wave“-modulierte Dauerstrich-LIDAR-Systeme) werden in zunehmendem Maße in Fahrzeugen, beispielsweise zum autonomen Fahren, eingesetzt. Beispielsweise werden sie eingesetzt, um Abstände zu messen oder Gegenstände zu erkennen. Um Objekte in größerer Entfernung zuverlässig erkennen zu können, sind LaserLichtquellen mit entsprechend hoher Leistung erforderlich.
  • Generell werden Anstrengungen unternommen, um eine großflächige Strahlungsquelle für ein FMCW-LIDAR-System zur Verfügung zu stellen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes FMCW-LIDAR-System zur Verfügung zu stellen.
  • Gemäß Ausführungsformen wird die Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
  • Gemäß Ausführungsformen umfasst ein FMCW-LIDAR-System eine Strahlungsquelle, welche einen Frequenzkammgenerator aufweist.
  • Die Strahlungsquelle kann ferner einen Halbleiterlaser aufweisen, welcher geeignet ist, einen Laserstrahl zu emittieren. Der Frequenzkammgenerator ist geeignet, aus dem emittierten Laserstrahl einen Frequenzkamm zu erzeugen.
  • Das FMCW-LIDAR-System kann ferner ein erstes Gitter aufweisen, welches geeignet ist, Komponenten des Frequenzkamms mit unterschiedlichen Wellenlängen in unterschiedliche Raumrichtungen abzulenken.Das erste Gitter ist zwischen Frequenzkammgenerator und einem zu vermessenden Objekt angeordnet.
  • Das FMCW-LIDAR-System kann ferner eine Anordnung von Detektorelementen aufweisen. Die Anordnung von Detektorelementen ist geeignet, ein Mischsignal nachzuweisen, welches auf Basis eines von einem zu vermessenden Objekt reflektierten Reflexionsstrahls und eines Referenzstrahls erzeugt ist.
  • Das FMCW-LIDAR-System kann ferner ein zweites Gitter aufweisen, welches geeignet ist, auf das zweite Gitter auftreffende elektromagnetische Strahlen in Abhängigkeit von ihrer Wellenlänge auf verschiedene Detektorelemente abzulenken.
  • Gemäß Ausführungsformen kann das zweite Gitter geeignet sein, einen zu einem Referenzstrahl zugehörigen reflektierten Strahl sowie den Referenzstrahl auf ein gemeinsames Detektorelement abzulenken.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das zweite Gitter an einer Position angeordnet sein, an der der von dem zu vermessenden Objekt reflektierte Strahl aufgespalten wird und nach Aufspaltung mit dem Referenzstrahl überlagert wird.
  • Die Strahlungsquelle kann ferner eine Modulationseinrichtung zur Modulation einer von der Strahlungsquelle emittierten Wellenlänge aufweisen. Beispielsweise kann die Modulationseinrichtung eine Spannungsquelle umfassen, die geeignet ist, eine in den Halbleiterlaser eingeprägte Stromstärke zu verändern.
  • Beispielsweise kann der Frequenzkammgenerator einen Mikroresonator aufweisen.
  • Beispielsweise kann der Frequenzkammgenerator geeignet sein, einen Modenabstand größer als 5 GHz zwischen benachbarten Moden einzustellen.
  • Gemäß Ausführungsformen kann die Strahlungsquelle in einem photonischen Chip realisiert sein. Beispielsweise kann ferner der Frequenzkammgenerator in den photonischen Chip integriert sein.
  • Die begleitenden Zeichnungen dienen dem Verständnis von Ausführungsbeispielen der Erfindung. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Beschreibung deren Erläuterung. Weitere Ausführungsbeispiele und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile ergeben sich unmittelbar aus der nachfolgenden Detailbeschreibung. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechende Elemente und Strukturen.
    • 1A zeigt eine schematische Darstellung eines FMCW-LIDAR-Systems gemäß Ausführungsformen.
    • 1B veranschaulicht schematisch einen Laserstrahl sowie einen aus dem Laserstrahl erzeugten Frequenzkamm.
    • 2A zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Strahlungsquelle eines FMCW-LIDAR-Systems.
    • 2B zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines photonischen Chips, in dem Komponenten des FMCW-LIDAR-Systems realisiert sind.
  • In der folgenden Detailbeschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichungszwecken spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie wie „Oberseite“, „Boden“, „Vorderseite“, „Rückseite“, „über“, „auf“, „vor“, „hinter“, „vorne“, „hinten“ usw. auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Figuren bezogen. Da die Komponenten der Ausführungsbeispiele in unterschiedlichen Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie nur der Erläuterung und ist in keiner Weise einschränkend.
  • Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist nicht einschränkend, da auch andere Ausführungsbeispiele existieren und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne dass dabei vom durch die Patentansprüche definierten Bereich abgewichen wird. Insbesondere können Elemente von im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Elementen von anderen der beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt.
  • Der Begriff „vertikal“, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Die vertikale Richtung kann beispielsweise einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von Schichten entsprechen.
  • Die Begriffe „lateral“ und „horizontal“, wie in dieser Beschreibung verwendet, sollen eine Orientierung oder Ausrichtung beschreiben, die im Wesentlichen parallel zu einer ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder eines Chips (Die) sein.
  • Die horizontale Richtung kann beispielsweise in einer Ebene senkrecht zu einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von Schichten liegen.
  • Soweit hier die Begriffe „haben“, „enthalten“, „umfassen“, „aufweisen“ und dergleichen verwendet werden, handelt es sich um offene Begriffe, die auf das Vorhandensein der besagten Elemente oder Merkmale hinweisen, das Vorhandensein von weiteren Elementen oder Merkmalen aber nicht ausschließen. Die unbestimmten Artikel und die bestimmten Artikel umfassen sowohl den Plural als auch den Singular, sofern sich aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes ergibt.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines FMCW-LIDAR-Systems 10 gemäß Ausführungsformen. Das in 1 dargestellte FMCW-LIDAR-System weist eine Strahlungsquelle 107 auf, die einen Frequenzkammgenerator 105 umfasst. Die Strahlungsquelle 107 kann weiterhin einen Laser aufweisen, der einen Laserstrahl 120 emittiert. Beispielsweise kann der Laser ein Halbleiterlaser 100 sein. Der Halbleiterlaser 100 kann beispielsweise ein kantenemittierender Laser oder auch ein oberflächenemittierender Laser, beispielsweise ein VCSEL („Vertical Cavity Surface Emitting Laser“, oberflächenemittierender Laser mit vertikalem Resonator) sein.
  • Der von dem Laser, beispielsweise dem Halbleiterlaser 100 emittierte Laserstrahl 120 wird einem Frequenzkammgenerator 105 zugeführt, der aus dem Laserstrahl 120 einen Frequenzkamm 121 erzeugt. Genauer gesagt wird aus einem Laserstrahl 120 mit einer Wellenlänge λ0 ein Strahlenbündel, welches eine Vielzahl von Laserstrahlen mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängen λ1, λ2, λ3, ... λn oder Lasermoden aufweist, erzeugt. Es findet also eine Vervielfältigung im Wellenlängenraum statt. Das erzeugte Strahlenbündel wird beispielsweise einem Strahlteiler 110 zugeführt, der einen Teil jeweils der einzelnen Laserstrahlen in Richtung des zu vermessenden Objekts 15 durchlässt. Ein anderer Teil jeweils der einzelnen Laserstrahlen wird als Referenzstrahl 123 in Richtung einer Anordnung 130 von Detektorelementen 131i durchgelassen.
  • Das FMCW-LIDAR-System weist ferner ein erstes Gitter 115 auf, das geeignet ist, die einzelnen Laserstrahlen des Frequenzkamms 121 entsprechend der jeweiligen Wellenlänge in unterschiedliche Raumrichtungen abzulenken. Beispielsweise kann der Frequenzkamm die Wellenlängen λ1, λ2, λ3 aufweisen. Die einzelnen Laserstrahlen werden durch das erste Gitter 115 unter jeweils unterschiedlichen Ablenkwinkeln abgelenkt, so dass ein zu vermessendes Objekt 15 mit den einzelnen Strahlen des Frequenzkamms 121 bestrahlt wird. Auf unterschiedliche Stellen des Objekts werden jeweils unerschiedliche Laserstrahlen mit jeweils verschiedener Wellenlänge eingestrahlt. Es findet also eine Umwandlung der Vervielfältigung im Wellenlängenraum in eine Vervielfältigung im Vektorraum statt.
  • Die eingestrahlte Laserstrahlung wird an dem Objekt 15 reflektiert. Die reflektierten Strahlen 122 werden über das erste Gitter 115 wiederum dem Strahlteiler 110 zugeführt und in Richtung der Detektoranordnung 130 abgelenkt.
  • Das FMCW-LIDAR-System 10 umfasst weiterhin einen Demultiplexer oder ein zweites Gitter 125, das in ähnlicher Weise wie das erste Gitter 115 geeignet ist, die Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen unter unterschiedlichen Ablenkwinkeln abzulenken. Als Ergebnis werden Laserstrahlen ähnlicher Wellenlänge in ähnliche Raumwinkelbereiche abgelenkt und erreichen ein entsprechendes Detektorelement 131i der Anordnung 130.
  • Beispielsweise kann das zweite Gitter 125 an einer Position angeordnet sein, so dass sowohl die von dem Objekt reflektierten Strahlen 122 als auch die Referenzstrahlen 123 entsprechend ihrer Wellenlänge abgelenkt werden.
  • Auf diese Weise wird erreicht, dass ein von dem Objekt 15 reflektierter Strahl 122, der zu einer n-ten Mode des Frequenzkamms gehört, mit der n-ten Mode des Referenzstrahls 123 auf ein gemeinsames Detektorelement 131n abgelenkt wird.
  • An dem jeweiligen Detektorelement 131n findet eine Mischung des Referenzstrahls 123, welcher direkt von dem Strahlteiler 110 in Richtung des Detektors 130 gelenkt worden ist, und des Laserstrahls 122, der von dem Objekt 15 reflektiert worden ist, statt. Die einzelnen Detektorelemente 131i der Anordnung 130 sind somit geeignet, aus diesen Strahlen ein Misch- oder Schwebungssignal zu ermitteln.
  • Das Mischsignal kann wie folgt dargestellt werden: i s i g = i a + i L O + 2 i a i L O cos [ 2 π ( f a − f L O ) t + ( φ a − φ L O ) ]
    Figure DE102020128443A1_0001
  • Hier bezeichnet isig eine Intensität des Mischsignals, ia eine Intensität des von dem Objekt 15 reflektierten Signals, und iLO eine Intensität des Referenzsignals 123. fa bezeichnet eine Frequenz des von dem Objekt 15 reflektierten Signals, und fLO bzeichnet eine Frequenz des Referenzsignals. φa-φLO bezeichnet einen Phasenunterschied des von dem Objekt 15 reflektierten Signals und des Referenzsignals. Die Detektorelemente 131i sind geeignet, ein periodisches Signal nachzuweisen, dessen Frequenz der Differenz aus fa und fLO entspricht. Die Frequenz fa des reflektierten Strahls ist aufgrund des Laufzeitunterschieds, der sich bei Reflexion an dem Objekt ergibt, gegenüber der Frequenz fLO des Referenzstrahls verzögert. Die Differenz zwischen fa und fLO ist somit ein Maß für die Bewegung und die Entfernung des Objekts 15.
  • Gemäß Ausgestaltungen können die Detektorelemente 131i eine sogenannte „Balanced Receiver Structure“ ausbilden. Beispielsweise können in diesem Fall die Phasenfronten zwischen den Fotodetektoren um 180° verschoben sein. Auf diese Weise können beispielsweise Gleichstromanteile aus der vorstehend beschriebenen Gleichung (1) eliminiert werden. Insbesondere kann der (ia + iLO)- Term aus Gleichung (1) eliminiert werden.
  • Üblicherweise wird eine Frequenz des von der Laserquelle 100 emittierten Laserstrahls 120 zeitlich variiert. In entsprechender Weise wird auch eine Frequenz der Teilstrahlen des Frequenzkamms 121 mit der Zeit moduliert. An den einzelnen Detektorelementen findet eine Überlagerung des frequenzverschobenen Referenzstrahls und des vom Objekt 15 reflektierten Laserstrahls statt. Dabei ist eine Frequenz des Mischsignal ein Maß für die Entfernung oder die Geschwindigkeit des Objekts 15.
  • Dadurch, dass die Mischung des reflektierten Signals mit dem nicht reflektierten Signal erst in den einzelnen Detektorelementen stattfindet, ist es möglich, durch das zweite Gitter 125 eine Aufspaltung der einzelnen Laserstrahlen je nach Wellenlänge zu erzielen. Als Ergebnis werden die zueinander passenden Laserstrahlen miteinander überlagert.
  • Die einzelnen Detektorelemente 131 können jeweils als Halbleiterdetektoren, beispielsweise als Photodetektoren, beispielsweise Photodioden oder Photomischer ausgeführt sein. Als Ergebnis liefert das Signal aus den unterschiedlichen Detektorelementen 1310, ..., 131n Informationen über Abstand und Geschwindigkeit von Objekten, die sich an den jeweiligen Raumwinkeln der ursprünglichen Vektoren befinden. Auf diese Weise ist es möglich, mit einzigem Laserstrahl 120 ein eindimensional ausgebildetes Objekt 15 zu vermessen.
  • Gemäß Ausführungsformen kann das erste Gitter 115 um eine Achse 116 drehbar sein. Beispielsweise kann das erste Gitter 115 auf einem mechanisch drehbaren Element, beispielsweise einem Mikrosystem oder MEMS („microelectromechanical system“) angeordnet sein. Auf diese Weise kann ein zweidimensionales Objekt vermessen werden.
  • Entsprechend kann gemäß Ausführungsformen unter Verwendung eines einzelnen Laserstrahls 120 und eines Frequenzkammgenerators 105 ein Objekt flächig vermessen werden. Als Ergebnis ist es möglich, das FMCW-LIDAR-System kostengünstig und mit kompakter Größe zu realisieren. Weiterhin wird eine größere Auflösung als bei konventionellen Systemen erreicht.
  • Wie beschrieben worden ist, kann der Laser als Halbleiterlaser ausgeführt sein. Beispielsweise kann eine Modulationseinrichtung 104 vorgesehen sein, die geeignet ist, eine Wellenlänge, die von dem Halbleiterlaser emittiert wird, zu verändern. Beispielsweise kann die Modulationseinrichtung 104 eine Spannungsquelle 103 aufweisen. Durch Verändern der Spannung, die an die Laservorrichtung 100 angelegt wird, und damit der eingeprägten Stromstärke kann eine Emissionswellenlänge verändert werden.
  • Durch die Spannungsquelle 103 wird in den Halbleiterlaser ein Strom eingeprägt. Durch eine kleine Änderung des eingeprägten Stroms, beispielsweise im Bereich von einigen µA, kann die Wellenlänge derart geändert werden, dass die Frequenzunterschiede der emittierten Strahlung im MHz- bis GHz-Bereich liegen. Aufgrund der Modulation der eingeprägten Stromstärke ergibt sich eine Modulation der Ladungsträgerdichte, was zu einer Veränderung des Brechungsindex im optischen Resonator führt. Als Folge wird die Wellenlänge verschoben. Weiterhin wird durch eine erhöhte Ladungsträgerdichte eine Temperaturerhöhung verursacht, welche ebenfalls zu einer Veränderung der Emissionsfrequenz führt. Entsprechend kann die Emissionsfrequenz im MHz- bis GHz-Bereich moduliert werden.
  • Beispielsweise kann die maximale Veränderung der Emissionsfrequenz kleiner als der Abstand benachbarter Moden auf den Frequenzkamm sein. Dies ist beispielsweise in 1B veranschaulicht.
  • 1B zeigt schematisch einen Frequenzkamm mit einer Vielzahl von Moden, die jeweils mit einem gleichen Abstand zueinander (Δf) beabstandet sind. Ein maximaler Unterschied Δf0'-Δf0 der Emissionsfrequenz des Halbleiterlasers aufgrund der Modulation der Emissionsfrequenz ist kleiner als der Frequenzunterschied Δf zwischen benachbarten Moden des Frequenzkamms 121.
  • Beispielsweise kann bei einer Modulationstiefe der Frequenzmodulation des Halbleiterlasers 100 von etwa 500 MHz der Modenabstand innerhalb des Frequenzkamms deutlich größer als 500 MHz sein. Weiterhin kann der Frequenzkammgenerator derart ausgewählt sein, dass die einzelnen Moden beispielsweise über einen Multiplexer, der als Arrayed Waveguide Grating oder Zeilen-Wellenleitergitter ausgeführt ist, problemlos separiert werden. Beispielsweise kann der Modenabstand größer als 5 GHz, beispielsweise 50 bis 100 GHz sein.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das zweite Gitter 125 an einer Position angeordnet sein, so dass nur die reflektierten Strahlen 122 durch das zweite Gitter 125 abgelenkt werden und nach Aufspaltung mit dem Referenzsignal 123 überlagert werden. In diesem Fall kann beispielsweise bei einem Modenabstand größer als 5 GHz bei Verwendung eines bandbegrenzten Detektors eine Mischung nur mit den Komponenten des Referenzstrahls 123 stattfinden, die einen Frequenzabstand kleiner als 1 GHz haben. Auf diese Weise kann eine eindeutige Winkelzuordnung erfolgen, obwohl das zweite Gitter 125 den Referenzstrahl 123 nicht aufspaltet.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das zweite Gitter 125 an einer Position angeordnet sein, an der nur der Referenzstrahl 123 nicht aber das reflektierte Signal aufgespalten wird. Genauer gesagt, wird das reflektierte Signal nach der Aufspaltung mit dem Referenzstrahl 123 überlagert.
  • Generell kann das zweite Gitter 125 derart dimensioniert sein, dass - in Abhängigkeit von dem Frequenzunterschied innerhalb des Frequenzkamms - die einzelnen Lasermoden ausreichend voneinander getrennt werden können. Beispielsweise werden Eigenschaften des ersten und zweiten Gitters 125 unter Berücksichtigung des Modenabstands innerhalb des Frequenzkamms 121 bestimmt. Weiterhin können die Abstände zwischen den einzelnen Detektorelementen 131i in Abhängigkeit von einer Gitterkonstanten des zweiten Gitters 125, dem Abstand der einzelnen Lasermoden in dem Frequenzkamm und dem Abstand zwischen der Detektoranordnung 130 und dem zweiten Gitter 125 bestimmt werden. Als Ergebnis wird jeder Teilstrahl des Frequenzkamms mit dem zugehörigen, von dem Objekt 15 reflektierten Strahl auf ein Detektorelement gelenkt.
  • 2A zeigt ein Beispiel einer Realisierung einer Strahlungsquelle 107. Die Strahlungsquelle 107 kann, wie beschrieben, einen Halbleiterlaser 100 sowie einen Frequenzkammgenerator 105 aufweisen. Wie in 2A dargestellt ist, kann der Frequenzkammgenerator 105 beispielsweise als Mikroresonator realisiert sein. Beispielsweise kann der Mikroresonator Teil eines Si3N4-Wellenleiters oder eines Wellenleiters aus einem anderem Material, beispielsweise Si, ZnSe, ZnO, InSnO, SiO2 oder einem Polymer sein. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle weiterhin mit einem Wellenleiter 112, beispielsweise aus Si3N4 oder SiO2, verbunden sein. Weiterhin kann beispielsweise der Strahlteiler 110 als photonische Komponente realisiert sein. Entsprechend können die Komponenten des FMCW-LIDAR-Systems auf einem geeigneten Substrat 118, beispielsweise einem Siliziumsubstrat angeordnet sein. Beispielsweise kann ausgehend von dem Strahlteiler 110 der Teil des Frequenzkamms, der zum Objekt 15 geleitet wird, über den ersten Wellenleiter 112 geführt werden. Weiterhin kann ausgehend vom Strahlteiler 110 der Teil der Laserstrahlung, der der Detektoranordnung 130 zugeführt wird, über einen zweiten Wellenleiter 113 geführt werden.
  • 2B zeigt eine perspektivische Ansicht des Halbleiterlasers 100 und des Wellenleiters 112. Beispielsweise können der Halbleiterlaser 100 und der Wellenleiter 112 als hervorstehende Strukturen über dem Substrat 118 ausgebildet sein.
  • Entsprechend ist es möglich, die Komponenten des FMCW-LIDAR-Systems als photonischen Chip auszubilden. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle als photonischer Chip ausgebildet sein. Gemäß Ausführungsformen können zusätzliche weitere Komponenten des FMCW-LIDAR-Systems als photonische Chipkomponenten ausgebildet sein und mit der Strahlungsquelle auf einem gemeinsamen Chip integriert sein. Gemäß Ausführungsformen können die Strahlungsquelle und der Frequenzkammgenerator in einen photonischen Chip integriert sein. Beispielsweise können auch die Gitter als photonische Chipkomponenten ausgebildet sein. Das FMCW-LIDAR-System kann somit in kompakter Größe und kostengünstig hergestellt werden.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die von dem Halbleiterlaser 100 emittierte Laserstrahlung alternativ durch einen externen Frequenzmodulator moduliert werden. Gemäß weiteren Ausführungsformen ist es auch möglich, über eine Amplitudenmodulation innerhalb des Frequenzkammgenerators 105 eine Verschiebung der Wellenlänge zu bewirken. Gemäß Ausführungsformen kann der Mikroresonator beispielsweise so ausgestaltet sein, dass durch eine Intensitätsänderung der durchlaufenden Laserstrahlung in dem Mikroresonator eine Verschiebung der einzelnen Lasermoden bewirkt wird.
  • Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben worden sind, werden Fachleute erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen durch eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Ausgestaltungen ersetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Variationen der hierin diskutierten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher wird die Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    LIDAR-System
    15
    Objekt
    100
    Laserquelle
    103
    Spannungsquelle
    104
    Modulationseinrichtung
    105
    Frequenzkammgenerator
    107
    Strahlungsquelle
    110
    Strahlteiler
    112
    erster Lichtwellenleiter
    113
    zweiter Lichtwellenleiter
    115
    erstes Gitter
    118
    Substrat
    120
    emittierter Laserstrahl
    121
    Frequenzkamm
    122
    reflektierter Strahl
    123
    Referenzstrahl
    125
    zweites Gitter
    130
    Anordnung von Detektorelementen
    1310, ... 131n
    Detektorelement
    132
    photonischer Chip

Claims (13)

  1. FMCW-LIDAR-System (10) mit einer Strahlungsquelle (107), welche einen Frequenzkammgenerator (105) aufweist.
  2. FMCW-LIDAR-System (10) nach Anspruch 1, bei dem die Strahlungsquelle (107) ferner einen Halbleiterlaser (100) aufweist, welcher geeignet ist, einen Laserstrahl (120) zu emittieren, und der Frequenzkammgenerator (105) geeignet ist, aus dem emittierten Laserstrahl (120) einen Frequenzkamm (121) zu erzeugen.
  3. FMCW-LIDAR-System (10) nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einem ersten Gitter (115), welches geeignet ist, Komponenten des Frequenzkamms (121) mit unterschiedlichen Wellenlängen in unterschiedliche Raumrichtungen abzulenken, wobei das erste Gitter (115) zwischen Frequenzkammgenerator (105) und einem zu vermessenden Objekt (15) angeordnet ist.
  4. FMCW-LIDAR-System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Anordnung (130) von Detektorelementen (1311, 1312, ... 131n), die geeignet ist, ein Mischsignal, welches auf Basis eines von einem zu vermessenden Objekt (15) reflektierten Reflexionsstrahls (122) und eines Referenzstrahls (123) erzeugt ist, nachzuweisen.
  5. FMCW-LIDAR-System (10) nach Anspruch 4, ferner mit einem zweiten Gitter (125), welches geeignet ist, auf das zweite Gitter (125) auftreffende elektromagnetische Strahlen in Abhängigkeit von ihrer Wellenlänge auf verschiedene Detektorelemente (131i) abzulenken.
  6. FMCW-LIDAR-System (10) nach Anspruch 5, bei dem das zweite Gitter (125) geeignet ist, einen zu einem Referenzstrahl (123) zugehörigen reflektierten Strahl (122) sowie den Referenzstrahl (123) auf ein gemeinsames Detektorelement (131i) abzulenken.
  7. FMCW-LIDAR-System (10) nach Anspruch 5, bei dem das zweite Gitter (125) an einer Position angeordnet ist, an der der von dem zu vermessenden Objekt (15) reflektierte Strahl (122) aufgespalten wird und nach Aufspaltung mit dem Referenzstrahl (123) überlagert wird.
  8. FMCW-LIDAR-System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Strahlungsquelle (107) ferner eine Modulationseinrichtung (104) zur Modulation einer von der Strahlungsquelle (107) emittierten Wellenlänge aufweist.
  9. FMCW-LIDAR-System (10) nach Anspruch 8, bei dem die Modulationseinrichtung (104) eine Spannungsquelle (103) umfasst, die geeignet ist, eine in den Halbleiterlaser (100) eingeprägte Stromstärke zu verändern.
  10. FMCW-LIDAR-System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Frequenzkammgenerator (105) einen Mikroresonator aufweist.
  11. FMCW-LIDAR-System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Frequenzkammgenerator (105) geeignet ist, einen Modenabstand größer als 5 GHz zwischen benachbarten Moden einzustellen.
  12. FMCW-LIDAR-System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Strahlungsquelle (107) in einem photonischen Chip (132) realisiert ist.
  13. FMCW-LIDAR-System (10) nach Anspruch 12, bei dem ferner der Frequenzkammgenerator (105) in den photonischen Chip (132) integriert ist.
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