JP2023516256A - 波長低減のためのレーザ空洞構築物 - Google Patents

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Abstract

光源は、光学格子を有する共振レーザ空洞と、縦軸を有する導波路とを有する。該縦軸の一部は、前記光学格子を通って延在し、格子軸として機能する。前記レーザ空洞は、前記光学格子を通ってレーザ空洞を出射するレーザ信号を産生するように構成される。前記光学格子は、前記導波路の有効屈折率を摂動させる複数の摂動構造を含む。前記摂動構造は、縦方向において互いに隣接する摂動構造が横方向に離間するように、導波路上に互い違いに配置される。該縦方向は、前記格子軸に平行な方向であり、該横方向は、前記縦方向を横切る方向である。【選択図】【図１】

Description

関連出願への相互参照
本願は、2020年2月28日に出願された「波長低減のためのレーザ空洞構築物」と題される米国特許出願第16/805,675号の続きであり、その全体が本明細書に組み込まれる。
本発明は、光学装置、具体的にはレーザシステムに関する。
ADAS(先進運転支援システム)及びAR(拡張現実)のような用途において経済的に展開できる3D感知システムに対する商業的需要が増加している。LIDAR(光による検知及び測距)センサは、シーンをレーザ光で照らし、返された信号を計測することにより、標的シーンの3D画像を構築するために使用される。
通信用途で使用されるレーザは、しばしば、1550 nmオーダーの波長を有する。このオーダーの波長を有する半導体レーザは、写真平板法と組み合わせてステッパを用いて製造できる光学格子を含むことが多い。しかし、より短い波長は、LIDARのような他の用途においてシステム性能を高めることができる。波長が低減すると、半導体レーザ構築物の多くは小さくなる。例えば、光学格子のピッチは、一般に、波長が低減するにつれて減少する。このレーザ構築物の寸法減少は、ステッパを使用して達成され得るよりも高い程度の写真平板法での解像度を必要とすることが多い。その結果、より高価な技術を使用して、LIDARのような用途に使用するのに望まれるより短波長のレーザを製造しなければならないことが多い。より短波長の半導体レーザの製造コストは、これらの技術の商業的採用を妨げる。従って、製造コストの低い短波長半導体レーザが必要とされている。
概要
光源は、光学格子を有する共振レーザ空洞と、縦軸を有する導波路とを有する。前記縦軸の一部は、前記光学格子を通って延び、格子軸として機能する。前記レーザ空洞は、光学格子を通ってレーザ空洞を出るレーザ信号を産生するように構成される。前記光学格子は、導波路の有効屈折率を摂動させる複数の摂動構造を含む。前記摂動構造は、縦方向において互いに隣接する摂動構造が横方向に離間するように、導波路上に互い違いに配置される。前記縦方向は、格子軸に平行な方向であり、前記横方向は、該縦方向を横切る方向である。いくつかの例では、前記光源は、LIDARシステムに含まれる。
光源は、導波路及び光学格子を含む共振レーザ空洞を有する。前記レーザ空洞は、前記光学格子を通って前記レーザ空洞を出射するレーザ信号を産生するように構成される。光学格子は、前記導波路の有効屈折率をそれぞれ摂動させる複数の摂動構造を含む。摂動構造は、各サブ格子が前記摂動構造の中2つ以上含むように、サブ格子に配置される。同じサブグループ内の摂動構造は、前記導波路の縦軸に対して同じ向きを有するが、異なるサブグループ内の摂動構造は、前記導波路の該縦軸に対して異なる向きを有する。
LIDARチップの上面図である。
LIDARチップの別の実施形態の上面図である。
LIDARチップの別の実施形態の上面図である。
シリコン・オン・インシュレータウエから構築された図1～図3によるLIDARチップの断面図である。
LIDARアダプタの上面図である。
LIDARシステムと共に使用するための、偏光補正を提供するLIDARアダプタの上面図である。
受動光学部品のみを含み、偏光補正を提供するLIDARシステムと共に使用するのに適したLIDARアダプタの上面図である。
共通支持体の上に図1のLIDARチップ及び電子機器及び図5のLIDARアダプタを含むLIDARシステムの上面図である。
図9A～図9Hは、LIDARシステムと共に使用するのに適した光源の一例を示す。
光源の上面図である。
Bに標識された線に沿って取られた図9Aに示された光源の断面図である。
図9AにおいてCと標識された括弧間に延びる線に沿って取られた光源の断面図である。
図9AにおいてDと標識された括弧間に延びる線に沿って取られた光源の断面図である。
図9AにおいてEと標識された括弧間に延びる線に沿って取られた図9Aの光源の断面図である。
図9Aに示された光源の一部の上面図である。図9Fの上面図は、光学格子を含む図9Aの部分を拡大する。
図9Fに示されたユーティリティ導波路及び光学格子の一部の斜視図である。
図9GにおいてHと標識された線に沿って取られた図9Gに示されたユーティリティ導波路及び光学格子の断面の一例である。
ユーティリティ導波路の側方に延在する凹部を有する光学格子の上面図である。
2つ以上のサブ格子に配置された摂動構造を有する光学格子の上面図である。
2つ以上のサブ格子に配置された摂動構造を有する光学格子の他の実施形態の上面図である。
発明の詳細な説明
LIDARシステムは、光学格子を含むレーザ空洞レーザを有する光源を含む。レーザ空洞は、光学格子を通ってレーザ空洞を出るレーザ信号を出力する。光学格子は、導波路の有効屈折率に摂動を生じる摂動領域を含む。摂動領域は、導波路上で互いに隣接する摂動領域が導波路の横方向に離間されるように、導波路上に互い違いに配置されている。従来の反射格子における摂動領域は、横方向に離間されていないが、その代わりに、横方向に互いに重なっている。
摂動領域を横方向に分離することは、導波路上で互いに隣接する摂動領域間の最短距離を増加させる。隣接する摂動領域間の最短距離が増加すると、摂動領域を製造するのに必要な解像度のレベルが低下する。必要とされる解像度のレベルを減少させることは、写真平板法及びエッチングのような従来の製造プロセスによって光学格子を製造することを可能にする。従来の製造プロセスは、高解像度プロセスと比較してコストが低減されている。その結果、従来の製造技術で光学格子を製造できることによって、光学格子の製造コストが低減される。
図1は、LIDARチップの一例の上面図である。LIDARチップは、光集積回路(PIC)を含むことができ、光集積回路(PIC)チップとすることができる。LIDARチップは、光源(10)を含む。光源(10)の出力は、ユーティリティ導波路(16)によって受信され、ユーティリティ導波路(16)上の出射LIDAR信号として機能する。ユーティリティ導波路(16)は、ファセット(18)で終端し、出射LIDAR信号をファセット(18)に運ぶ。ファセット(18)は、ファセット(18)を通って進行する出射LIDAR信号がチップを出て、LIDAR出力信号として機能するように配置することができる。例えば、ファセット(18)は、チップの縁部に配置することができるので、ファセット(18)を通って進行する出射LIDAR信号は、チップを出て、LIDAR出力信号として機能する。
LIDAR出力信号は、チップから離れて進行し、LIDAR出力信号の経路内の物体によって反射され得る。LIDAR出力信号が反射されると、反射された信号からの光の少なくとも一部は、第1 LIDAR入力信号として、LIDARチップ上の入力導波路(19)に戻される。入力導波路(19)は、第1 LIDAR入力信号が入力導波路(19)に入ることができるファセット(20)を含む。入力導波路(19)に入射する第1 LIDAR入力信号の部分は、入射LIDAR信号とみなすことができ、入力導波路(19)によって搬送される比較信号として機能する。入力導波路(19)は、比較信号を光結合部(28)に搬送する。
前記チップは、LIDARデータのために処理される光信号が産生されるデータ分岐(24)を含む。該データ分岐は、出射LIDAR信号の一部をユーティリティ導波路(16)からデータ分岐に移動させる分割器(26)を含む。例えば、分割器(26)は、出射LIDAR信号の一部をユーティリティ導波路(16)から参照信号として参照導波路(27)に移動させる。参照導波路(27)は、参照信号を光結合部(28)に搬送する。図示された分割器(26)は、ユーティリティ導波路(16)を参照導波路(27)に十分に近接させて、ユーティリティ導波路(16)からの光が参照導波路(27)に結合されるように動作する光学結合器である。しかし、光信号の一部をユーティリティ導波路(16)から参照導波路(27)上に移動させるために、他の信号タップ要素を使用することができる。好適な分割器(26)の例には、y接合、光学結合器、及び複合モード干渉結合器(MMI)が含まれるが、これらに限定されない。
光結合部(28)は、比較信号と参照信号とを複合信号に結合する。参照信号は、出射LIDAR信号からの光を含む。例えば、参照信号は、出射LIDAR信号のサンプルとして機能することができる。参照信号は、LIDAR出力信号及び第1 LIDAR入力信号からの光を排除することができる。一方、比較信号は、第1 LIDAR入力信号からの光を含む。例えば、比較信号は、第1 LIDAR入力信号のサンプルとして機能することができる。従って、比較信号が、視野内のサンプル領域においてチップから離れた物体によって反射された光を含むか、またはそれからなるが、参照信号が、該物体によって反射された光を含まない。チップと反射物体とが相対的に移動している場合、比較信号及び参照信号は、ドップラー効果により少なくとも部分的に、異なる周波数を有することができる。その結果、比較信号と参照信号との間に拍動が発生する。
光結合部(28)はまた、得られた複合サンプル信号を第1検出器導波路(36)及び第2検出器導波路(38)に分割する。第1検出器導波路(36)は、複合サンプル信号の第1部分を、複合サンプル信号の第1部分を第1電気信号に変換する第1光センサ(40)に搬送する。第2検出器導波路(38)は、複合サンプル信号の第2部分を、複合サンプル信号の第2部分を第2電気信号に変換する第2光センサ(42)に搬送する。好適な光センサの例としては、ゲルマニウムフォトダイオード(PD)及びアバランシェフォトダイオード(APD)が挙げられる。
光結合部(28)、第1光センサ(40)及び第2光センサ(42)を、電気的データ信号を出力する平衡型光検出器として接続することができる。例えば、信号光電流の直流成分が相殺するように、光結合部(28)、第1光センサ(40)及び第2光センサ(42)を接続することができる。これにより、検出感度が向上される。第1光センサ(40)と第2光センサ(42)とを平衡型光検出器として接続するのに適した方法として、第1光センサ(40)と第2光センサ(42)とを直列に接続することが含まれる。一例では、第1光センサ(40)及び第2光センサ(42)は、共に直列に接続されたアバランシェフォトダイオードである。平衡型光検出器は、小さな信号変動の検出に望ましい。
好適な光結合部(28)の例は、2x2 MMI装置のような複合モード干渉(MMI)装置である。他の好適な光結合部(28)は、断熱性分割器及び指向性結合器を含むが、これらに限定されない。図示の光結合部(28)の機能は、複数の光学部品によって実行することができる。
単一の光センサを第1光センサ(40)及び第2光センサ(42)で代替することができ、データ信号を出力することができる。単一の光センサを第1光センサ(40)及び第2光センサ(42)で代替する場合、光結合部(28)は、光分割の機能を備える必要はない。その結果、図示した光結合部(28)は、図示の2x1光結合部ではなく、2x1光結合部とすることができる。例えば、図示の光結合部は、2x1 MMI装置であってもよい。これらの場合、前記チップは、複合サンプル信号を光センサに搬送する単一の検出器導波路を含む。
チップは、レーザ空洞の動作を制御するための制御分岐(55)を含む。該制御分岐は、出射LIDAR信号の一部をユーティリティ導波路(16)から制御導波路(57)上に移動させる指向性結合器(56)を含む。結合された出射LIDAR信号の部分は、タップされた信号として機能する。図1は、出射LIDAR信号の一部を制御導波路(57)上に移動させる指向性結合器(56)を示しているが、出射LIDAR信号の一部をユーティリティ導波路(16)から制御導波路(57)上に移動させるために、他の信号タップ要素を使用することができる。好適な信号タップ要素の例には、y接合及びMMIが含まれるが、これらに限定されない。
制御導波路(57)は、タップされた信号を、該タップ付き信号を分割して、該タップ付き信号の異なる部分を、タップ付き信号の部分間の位相差で再結合する干渉計(58)に搬送する。図示の干渉計(58)は、マッハツェンダー干渉計であるが、他の干渉計を使用することもできる。
干渉計(58)は、干渉計導波路(60)上に制御光信号を出力する。該干渉計導波路(60)は、制御光信号を電気制御信号として機能する電気信号に変換する制御光センサ(61)に制御光信号を搬送する。該干渉計信号は、出射LIDAR信号の周波数の関数である強度を有する。例えば、マッハツェンダー干渉計は、縞パターンを有する正弦波制御光信号を出力するであろう。出射LIDAR信号の周波数への変化は、制御光信号の周波数への変化を生じさせるであろう。従って、制御光センサ(61)から出力された電気制御信号の周波数は、出射LIDAR信号の周波数の関数である。該制御光センサ(61)の代わりに他の検出機構を用いることができる。例えば、該制御光センサ(61)を光結合部(28)、第1光センサ(40)及び第2光センサ(42)として配置された平衡型光検出器で代替することができる。
電子機器(62)は、チップ上の1つ以上の部品を操作することができる。例えば、電子機器(62)は、光源(10)、第1光センサ(40)、第2光センサ(42)、及び制御光センサ(61)と電気的に通信し、これらの動作を制御することができる。電子機器(62)は、チップから離れて示されているが、該電子機器の全部または一部を該チップ上に含むことができる。例えば、前記チップは、第1光センサ(40)と第2光センサ(42)とを直列に接続する導電体を含むことができる。
チップの動作中に電子機器(62)は、光源(10)を操作し、これにより、該光源(10)が出射LIDAR信号を出力する。次いで、該電子機器(62)は、LIDARデータ(LIDARシステムと反射物体との間のラジアル距離及び/または視線速度)がサイクルごとに産生される一連のサイクルを通じてLIDARチップを操作する。いくつかの例では、前記LIDARシステムは、LIDAR出力信号が該LIDARシステムから離れて進行する方向を操舵するための1つ以上の機構を含む。前記電子機器は、LIDAR出力信号を視野内の異なるサンプル領域に誘導するように、1つ以上の機構を操作することができる。前記サンプル領域は、サイクルのうちの1つと関連付けられることができ、かつ/または各サイクルは、前記サンプル領域の1つと関連付けられることができる。その結果、各LIDARデータの結果は、視野内の1つのサンプル領域と関連付けられることができる。異なるサンプル領域は、互いに重ねていてもよく、かつ/または互いに分離されていてもよい。
各サイクルは、1つ以上のデータ期間を含む。各データ期間中、電子機器は、出射LIDAR信号の周波数を同調させる。以下により詳細に説明するように、電子機器は、時間の関数としての出射LIDAR信号の周波数が該電子機器に知られるように、出射LIDAR信号の周波数を制御するために、制御分岐からの出力を使用することができる。いくつかの例では、サイクルは、第1データ期間及び第2データ期間を含む。第1データ期間中、電子機器(62)は、LIDAR出力信号の周波数を増加させることができ、第2データ期間中、該電子機器(62)は、該LIDAR出力信号の周波数を低下させることができる。いくつかの例では、LIDAR出力信号の周波数の増減は線形である。一例では、レーザ空洞は、1310 nmの波長で出射LIDAR信号（及びそれに応じてLIDAR出力信号）を出力するように操作される。第1データ期間中、電子機器(62)は、波長が1300 nmから1299.98 nmまで減少するように、出射LIDAR信号（及びそれに応じてLIDAR出力信号)の周波数を線形的に増加させることができ、その後の第2データ期間では、出射LIDAR信号の周波数が1299.98 nmから1300 nmに線形的に増加する。
第1データ期間中に出射LIDAR信号の周波数が増加すると、LIDAR出力信号は、LIDARチップから離れて進行し、視野のサンプル領域に配置された物体は、該LIDAR出力信号からの光を反射することができる。次に、反射された光の少なくとも一部は、第1 LIDAR入力信号においてチップに戻される。上述したように、第1 LIDAR入力信号の一部は、比較信号となる。LIDAR出力信号及び第1 LIDAR入力信号がチップと反射物体との間を移動する間、出射LIDAR信号の周波数は増加し続ける。出射LIDAR信号の一部が参照信号となるため、参照信号の周波数が増加し続ける。その結果、比較信号は、光結合部に同時に入射する参照信号よりも低い周波数で光結合部に入射する。また、反射物体がチップから離れるほど、第1 LIDAR入力信号が該チップに戻る前に、参照信号の周波数が増加する。従って、比較信号の周波数と参照信号の周波数との差が大きくなるほど、反射物体はチップから遠くなる。その結果、比較信号の周波数と参照信号の周波数との差は、チップと反射物体との距離の関数である。
同様の理由により、第2データ期間中に出射LIDAR信号の周波数が低減した場合、比較信号は、光結合部に同時に入射する参照信号よりも高い周波数で光結合部に入射し、第2データ期間における比較信号の周波数と参照信号の周波数との差も、LIDARシステムと反射物体との間の距離の関数である。
いくつかの例では、LIDARシステムと反射物体の相対的な移動も比較信号の周波数に影響を及ぼすことができるので、比較信号の周波数と参照信号の周波数との差は、ドップラー効果の関数であることもある。例えば、LIDARシステムが反射物体に向かってまたは反射物体から離れて移動するとき、及び/または反射物体がLIDARシステムに向かってまたは離れて移動するとき、ドップラー効果は、比較信号の周波数に影響を及ぼすことができる。比較信号の周波数は、反射物体とLIDARシステムとの間の視線速度の関数であるため、比較信号の周波数と参照信号の周波数との差も、反射物体とLIDARシステムとの間の視線速度の関数である。従って、比較信号の周波数と参照信号の周波数との差は、該LIDARシステムと反射物体との間の距離及び/または視線速度の関数である。
複合サンプル信号及びデータ信号は、それぞれ、比較信号と参照信号とを効果的に比較する。例えば、光合成成分は、比較信号と参照信号とを合成し、これらの信号は周波数が異なるため、比較信号と参照信号との間に拍動が発生する。従って、複合サンプル信号及びデータ信号は、比較信号と参照信号との間の周波数差に関連する拍動周波数を有する。拍動周波数は、比較信号と参照信号の周波数の差を決定するために使用され得る。複合サンプル信号及び/またはデータ信号に対する高い拍動周波数は、比較信号の周波数と参照信号との間のより高い差を示す。その結果、データ信号の拍動周波数は、LIDARシステムと反射物体との間の距離及び/または視線速度の関数である。
Figure 2023516256000002
LIDARチップと反射物体との間の視線速度がゼロまたは非常に小さい場合、拍動周波数に対するドップラー効果の寄与は本質的にゼロである。これらの場合では、ドップラー効果は拍動周波数に実質的に寄与せず、電子機器(62)は、第1データ期間のみを使用してチップと反射物体との間の距離を測定することができる。
動作中、電子機器(62)は、制御光センサ(61)から出力される電気制御信号に応答して、出射LIDAR信号の周波数を調整することができる。上記のように、制御光センサ(61)から出力される電気制御信号の大きさは、出射LIDAR信号の周波数の関数である。従って、電子機器(62)は、制御の大きさに応じて、出射LIDAR信号の周波数を調整することができる。例えば、データ期間中に出射LIDAR信号の周波数を変化させながら、電子機器(62)は、時間の関数として電気制御信号の大きさに対する適切な値の範囲を有することができる。データ期間中に複数の異なる時間において、電子機器(62)は、電気制御信号の大きさを、サンプル中の現在の時間に関連する値の範囲と比較することができる。電気制御信号の大きさが、出射LIDAR信号の周波数が関連する電気制御信号の大きさの範囲外であることを示す場合、電子機器(62)は、出射LIDAR信号の周波数を変更し、それが関連範囲内に収まるように、光源(10)を操作することができる。電気制御信号の大きさが、出射LIDAR信号の周波数が電気制御信号の大きさの関連範囲内にあることを示す場合、電子機器(62)は、出射LIDAR信号の周波数を変更しない。
図1のLIDARチップは、複数の第1 LIDAR入力信号を受信するように変更することができる。例えば、図2は、2つの第1 LIDAR入力信号を受信するように変更された図1のLIDARチップを示す。分割器(70)は、参照導波路(27)に担持された参照信号の一部を第1参照導波路(72)上に移動させ、該参照信号の他の部分を第2参照導波路(74)上に移動させるように構成されている。従って、第1参照導波路(72)は、第1参照信号を搬送し、第2参照導波路(74)は、第2参照信号を搬送する。第1参照信号は、光結合部(28)に運ばれ、図1に関連して説明されるように、光結合部(28)によって処理される。好適な分割器(70)の例には、y接合、光学結合器、及び複合モード干渉結合器(MMI)が含まれるが、これらに限定されない。
上述したように、チップから離れて進行するLIDAR出力信号は、LIDAR出力信号の経路内の1つ以上の物体によって反射され得る。反射された信号は、該物体から離れて進行する。LIDAR出力信号の進行が反射されたときには、反射された信号の少なくとも一部は、第2 LIDAR入力信号としてLIDARチップ上の第2入力導波路(76)に戻される。第2入力導波路(76)は、第1 LIDAR入力信号が第2入力導波路(76)に入ることができるファセット(78)を含む。入力導波路(19)に入射する第2 LIDAR入力信号の部分は、第2入力導波路(76)によって運ばれる第2比較信号として機能する。
第2入力導波路(76)は、第2比較信号を第2光結合部(80)に搬送する。また、第2参照導波路(74)は、第2参照信号を第2光結合部(80)に搬送する。第2光結合部(80)は、第2比較信号と第2参照信号とを第2複合信号に結合する。第2参照信号は、出射LIDAR信号からの光を含む。例えば、第2参照信号は、出射LIDAR信号のサンプルとして機能することができる。第2参照信号は、LIDAR出力信号及び第2 LIDAR入力信号からの光を排除することができる。対照的に、第2比較信号は、第2 LIDAR入力信号からの光を含む。例えば、第2比較信号は、第2 LIDAR入力信号のサンプルとして機能することができる。従って、第2比較信号は、LIDARシステムの外側に位置する物体によって反射されているが、第2参照信号は反射されていない。チップと反射物体とが相対的に移動するとき、第2比較信号及び第2参照信号は、ドップラー効果により少なくとも部分的に異なる周波数を有することができる。その結果、第2比較信号と第2参照信号との間に拍動が発生する。
第2光結合部(80)も得られた第2複合信号を第1検出器導波路(82)及び第2検出器導波路(84)に分割する。第1検出器導波路(82)は、第2複合信号の第1部分を第1光センサ(40)に運び、第1光センサ(40)は、第2複合信号の第1部分を第1電気信号に変換する。第2検出器導波路(84)は、第2複合サンプル信号の第2部分を第2光センサ(42)に運び、第2光センサ(42)は、該複合サンプル信号の第2部分を第2電気信号に変換する。好適な光センサの例には、ゲルマニウムフォトダイオード(PD)及びアバランシェフォトダイオード(APD)が含まれる。
第2光結合部(80)、関連する第1光センサ(40)及び関連する第2光センサ(42)は、第2電気的データ信号を出力する平衡型光検出器として接続することができる。例えば、第2光結合部(80)、関連する第1光センサ(40)及び関連する第2光センサ(42)は、信号光電流のDC部品が相殺し、検出感度が改善されるように接続することができる。第1光センサ(40)と第2光センサ(42)とを平衡型光検出器として接続するのに適した方法は、第1光センサ(40)と第2光センサ(42)とを直列に接続することを含む。一例では、第1光センサ(40)及び第2光センサ(42)は、両方とも直列に接続されたアバランシェフォトダイオードである。小さな信号変動を検出するために平衡型光検出が望ましい。
好適な第2光結合部(80)の例は、2x2 MMI装置のような複合モード干渉(MMI)装置である。他の好適な第2光結合部(80)は、断熱性分割器及び指向性結合器を含むが、これらに限定されない。図示された第2光結合部(80)の機能は、複数の光学部品によって実行することができる。
電子機器(62)は、チップ上の複数の部品を操作し、上記のように複数の異なるサイクルにわたってLIDAR出力信号を産生することができる。また、電子機器(62)は、図1に関連して上述したように、第2電気信号を処理することができる。従って、電子機器は、第2複合信号及び/またはLIDARデータの結果からの第2 LIDARデータの結果を複合信号から産生することができる。その結果、第2 LIDARデータの結果及び/またはLIDARデータの結果は、同じLIDAR出力信号から産生され得る。
LIDARチップを他の部品を含むように変更することができる。例えば、図3は、ユーティリティ導波路(16)が増幅器(85)のファセットで終端するように、LIDARチップの端部に配置された増幅器(85)を含むように変更された図2のLIDARチップを示している。増幅器(85)は、電子機器(62)によって操作可能である。その結果、電子機器(62)は、LIDAR出力信号のパワーを制御することができる。好適な増幅器には、エルビウムドープファイバ増幅器(EDFA)、エルビウムドープ導波路増幅器(EDWA)、及び半導体光増幅器(SOA)が含まれるが、これらに限定されない。
LIDARチップのための好適なプラットフォームには、シリカ、リン化インジウム、及びシリコン・オン・インシュレータウエハが含まれるが、これらに限定されない。図4は、シリコン・オン・インシュレータウエハから構築されたチップの一部の断面図である。シリコン・オン・インシュレータ(SOI)ウエハは、基板(92)と透光性媒体(94)との間に埋込層(90)を含む。シリコン・オン・インシュレータウエハでは、埋込層がシリカであり、基板及び透光性媒体がシリコンである。SOIウエハ等の光学プラットフォームの基板は、チップ全体のためのベースとして機能することができる。例えば、図1～図3に示された光学部品は、基板の上、上面及び/または側面上に配置することができる。
図4に図示のチップの部分は、シリコン・オン・インシュレータウエハから構築されたチップと共に使用するのに適した導波路の構造を含む。透光性媒体のリッジ(96)は、該透光性媒体のスラブ領域(98)から離れるように延びている。光信号は、リッジの頂部と埋め込まれた酸化物の層との間に拘束される。
リッジ導波路の寸法は図4に示されている。例えば、リッジは、wと標識された幅及びhと標識された高さを有する。スラブ領域の厚さは、Tと標識される。LIDAR用途のため、これらの寸法は、他の用途で使用されるよりも高いレベルの光パワーを使用する必要があるため、他の寸法よりも重要である。リッジ幅(wと標識された)は、1 μmより大きく4 μm未満であり、リッジ高さ(hと標識された)は、1 μmより大きく4 μm未満であり、スラブ領域の厚さは、0.5 μmより大きく3 μm未満である。これらの寸法は、導波路の線形部分または実質的に線形部分、導波路の湾曲部分、及び導波路のテーパ部分に適用することができる。従って、導波路のこれらの部分は単一モードとなる。しかし、いくつかの例では、これらの寸法は、導波路の線形部分または実質的に線形部分に適用される。さらにまたは代替的に、導波路の湾曲部分における光ロスを低減するために、導波路の湾曲部のスラブ厚を薄くすることができる。例えば、導波路の湾曲部分は、厚さが0.0 μm以上0.5 μm未満のスラブ領域から離れる方向に延びるリッジを有することができる。上記の寸法は、一般に、単一モードの構造を有する導波路の線形部分または実質的に線形部分を提供するが、複合モードであるテーパ部分及び/または湾曲部分をもたらすことができる。複合モードの幾何的形状と単一モードの幾何的形状との間の結合は、高次モードを実質的に励起しないテーパを用いて行うことができる。従って、複合モードの寸法を有する導波路の部に搬入されても、導波路に搬送された信号が単一モードで搬送されるように導波路を構築することができる。図4の導波路構築物は、図1～図3に従って構築されたLIDARチップ上の導波路の全部または一部に適している。
チップ上の導波路と界面される光センサは、チップと分離された後に該チップに取り付けられる部品であってもよい。例えば、光センサは、フォトダイオードであってもよく、アバランシェフォトダイオードであってもよい。好適な光センサ部品の例には、日本の浜松市にある浜松社によって製造されたInGaAs PINフォトダイオード、または日本の浜松市にある浜松社によって製造されたInGaAs APD (アバランシェフォトダイオード)が含まれるが、これらに限定されない。これらの光センサは、図1に示すように、チップ上に集中的に配置することができる。または、光センサで終端する導波路の全部または一部は、チップの端部に位置するファセット(18)で終端することができ、光センサが、ファセット(18)を通過する光を受信するように、該光センサをファセット(18)上のチップの端部に取り付けることができる。チップとは別部品である光センサの使用は、第1光センサ(40)、第2光センサ(42)及び制御光センサ(61)からなる群から選択される光センサの全部または一部に適している。
別部品である光センサの代替として、光センサの全部または一部をチップと一体化することができる。例えば、シリコン・オン・インシュレータウエハから構築されたチップ上のリッジ導波路と界面される光センサの例は、Optics Express Vol.15, No.21, 13965-13971(2007)、2012年1月10日に発効された米国特許第8,093,080号、2012年8月14日に発効された米国特許第8,242,432号、及び2000年8月22日に発効された米国特許第6,108,8472号に見出すことができ、それらのいずれの全体が本明細書に組み込まれる。チップと一体化された光センサの使用は、第1光センサ(40)、第2光センサ(42)、サンプリング光センサ(54)、及び制御光センサ(61)からなる群から選択される光センサの全部または一部に適している。
チップ上の導波路と界面される増幅器は、チップと分離された後に該チップに取り付けられる部品とすることができる。例えば、増幅器は、別部品としての半導体光増幅器(SOA)またはブースタ光増幅器(BOA)であってもよい。別部品としての増幅器の例には、米国ニュージャージーのニュートンにあるThorlabs社によって製造されたBOA1007Cが含まれるが、これに限定されない。これらの増幅器は、LIDARチップ上に集中的に配置することができる。代替的に、導波路の全部または一部は、増幅器が増幅器を通過する光を受け取るように、LIDARチップの端部に配置された増幅器(18)で終端する。部品としての増幅器の代替として、増幅器の全部または一部をLIDARチップと一体化することができる。例えば、シリコン・オン・インシュレータウエハから構築されたチップ上のリッジ導波路と界面される増幅器の例は、米国特許出願シリアル番号62/814,844、米国特許第9,025,241号及び米国特許第7,542,641号に見出すことができ、それらのいずれの全体が本明細書に組み込まれる。
様々な光学装置のプラットフォームと一体化された光学格子の構築物が利用可能である。例えば、リッジの頂部及び/またはリッジの後側に溝を形成することにより、リッジ導波路内にブラッグ格子を形成することができる。
好適な電子機器は、アナログ電気回路、デジタル電気回路、プロセッサ、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、コンピュータ、マイクロコンピュータを含むか、またはこれらからなるコントローラ、または上記の動作、監視及び制御機能を実行するのに適した組み合わせを含むが、これらに限定されない。いくつかの例では、前記コントローラは、動作、制御及び監視機能の実行中にコントローラによって実行される命令を含むメモリへアクセスする。電子機器は、単一の部品として単一の位置に図示されているが、該電子機器は、互いに独立し、かつ/または異なる位置に配置された複数の異なる部品を含むことができる。また、上述したように、開示された電子機器の全部または一部は、チップと一体化された電子機器を含むチップ上に含まれ得る。
LIDARチップをLIDARアダプタと共に使用することができる。いくつかの例では、LIDARアダプタは、LIDARチップと1つ以上の反射物体及び/または視野との間に物理的に光学的に配置され得る。該視野には、第1 LIDAR入力信号及び/またはLIDAR出力信号が該LIDARチップから視野に移動する光路がLIDARアダプタを通過する。また、第1 LIDAR入力信号及びLIDAR出力信号が、LIDARアダプタとLIDARチップとの間の異なる光経路上で移動するが、該LIDARアダプタと視野内の反射物体との間の同じ光経路上で移動するように、LIDARアダプタは、第1 LIDAR入力信号及びLIDAR出力信号上で操作するように構成され得る。
図1のLIDARチップと共に使用するのに適したLIDARアダプタの一例が図5に示されている。該LIDARアダプタは、ベース上に配置された複数の部品を含む。例えば、該LIDARアダプタは、ベース(102)上に位置する循環器(100)を含む。図示された光循環器(100)は、3つのポートを含み、1つのポートに入る光が次のポートから出るように構成されている。例えば、図示の光循環器は、第1ポート(104)、第2ポート(106)及び第3ポート(108)を含む。LIDAR出力信号は、LIDARチップのユーティリティ導波路(16)から第1ポート(104)に入射し、第2ポート(106)から出射する。LIDARアダプタは、第2ポート(106)からのLIDAR出力信号の出力も、LIDARアダプタからのLIDAR出力信号の出力として機能できるように構成され得る。その結果、LIDAR出力信号は、LIDAR出力信号が視野内のサンプル領域に向かって進行するように、LIDARアダプタから出力され得る。
LIDARアダプタから出力されるLIDAR出力信号は、LIDARチップから受信されたLIDAR出力信号からの光を含むか、または本質的にこれからなる。従って、LIDARアダプタから出力されるLIDAR出力信号は、LIDARチップから受信されたLIDAR出力信号と同一または実質的に同一であってもよい。しかし、LIDARアダプタから出力されたLIDAR出力信号とLIDARチップから受信されたLIDAR出力信号との間に差があってもよい。例えば、LIDAR出力信号は、LIDARアダプタを通過するときに光がロスすることがある。
サンプル領域内の物体がLIDAR出力信号を反射すると、反射光の少なくとも一部は、LIDARリターン信号として循環器(100)に戻る。該LIDARリターン信号は、第2ポート(106)を介して循環器(100)に入射する。図5は、LIDARアダプタとサンプル領域との間を同じ光路に沿って進行するLIDAR出力信号及びLIDARリターン信号を示している。
LIDARリターン信号は、第3ポート(108)を介して循環器(100)から出射し、LIDARチップ上の入力導波路(19)に誘導される。従って、LIDARリターン信号からの光は、第1 LIDAR入力信号として機能することができ、第1 LIDAR入力信号は、LIDARリターン信号からの光を含み、またはこれらからなる。従って、LIDAR出力信号及び第1 LIDAR入力信号は、LIDARアダプタとLIDARチップとの間を異なる光路に沿って進行する。
図5から明らかなように、LIDARアダプタは、循環器(100)の他に、光学部品を含むことができる。例えば、LIDARアダプタは、LIDAR出力信号及びLIDARリターン信号の光路を誘導し、制御するための部品を含むことができる。一例として、図5のアダプタは、LIDAR出力信号が循環器(100)に入射する前に、LIDAR出力信号を受信し、増幅するように配置された任意の光学増幅器(110)を含む。LIDAR出力信号のパワーを制御できるようにする電子機器(62)によって増幅器(110)を操作することができる。
図5はまた、任意の第1レンズ(112)及び任意の第2レンズ(114)を含むLIDARアダプタを示している。該第1レンズ(112)は、LIDAR出力信号を所望の位置に結合するように構成され得る。いくつかの例では、第1レンズ(112)は、LIDAR出力信号を所望の位置に集束または視準するように構成される。一例では、LIDARアダプタが増幅器(110)を含まない場合、第1レンズ(112)は、LIDAR出力信号を第1ポート(104)に結合するように構成される。別の例として、LIDARアダプタが増幅器(110)を含む場合、第1レンズ(112)は、入射ポート上のLIDAR出力信号を増幅器(110)に結合するように構成され得る。第2レンズ(114)は、LIDAR出力信号を所望の位置に結合するように構成され得る。いくつかの例では、第2レンズ(114)は、LIDAR出力信号を所望の位置に集束または視準するように構成される。例えば、第2レンズ(114)を、LIDAR出力信号を入力導波路(19)のファセット(20)に結合するように構成することができる。
LIDARアダプタは、1つ以上の、ミラーのような方向変換部を含むこともできる。図5は、LIDARリターン信号を循環器(100)から入力導波路(19)のファセット(20)に再誘導する方向変換部(116)としてのミラーを含むLIDARアダプタを示している。
LIDARチップは、1つ以上の光信号の光路を拘束する1つ以上の導波路を含む。LIDARアダプタは、導波路を含むことができるが、LIDARリターン信号及びLIDAR出力信号がLIDARアダプタ上の部品間、及び/またはLIDARチップとLIDARアダプタ上の部品との間で進行する光路が、空白な空間であってもよい。例えば、LIDARリターン信号及び/またはLIDAR出力信号は、LIDARアダプタ上の異なる部品間、及び/またはLIDARアダプタ上の部品とLIDARチップとの間を進行する際に、LIDARチップ、LIDARアダプタ、及びベース(102)が配置された空間を通って進行することができる。その結果、レンズや方向変換部等の光学部品を用いて、LIDARアダプタの上、そこへ、またはそこから、LIDARリターン信号及びLIDAR出力信号が進行する光路の特性を制御することができる。
LIDARアダプタのための好適なベース(102)には、基板、プラットフォーム、及びプレートが含まれるが、これらに限定されない。好適な基板には、ガラス、シリコン、セラミックスが含まれるが、これらに限定されない。前記部品は、該基板に取り付けられた個別部品とすることができる。ベース(102)に個別の部品を取り付けるのに適した技術には、エポキシ、はんだ、及び機械的クランプが含まれるが、これらに限定されない。一例では、1つまたは複数の部品が一体化された部品であり、残りの部品が別個の部品である。別の例では、LIDARアダプタは、1つ以上の一体化された増幅器を含み、残りの部品は個別の部品である。
LIDARシステムは、偏光を補正するように構成され得る。レーザ源からの光は、典型的には線形的に偏光されるので、LIDAR出力信号も典型的に線形的に偏光される。物体からの反射は、リターン光の偏光角を変化させることがある。従って、LIDARリターン信号は、異なる線形偏光状態の光を含むことができる。例えば、LIDARリターン信号の第1部分は、第1線形偏光状態の光を含むことができ、LIDARリターン信号の第2部分は、第2の線形偏光状態の光を含むことができる。得られた複合信号の強度は、比較信号偏光場と参照信号偏光場との間の角度の余弦の2乗に比例する。該角度が90度であれば、得られた複合信号にLIDARデータがロスされることがある。しかし、LIDARシステムは、LIDAR出力信号の偏光状態の変化を補正するように変更することができる。
図6は、LIDARアダプタが図2または図3のLIDARチップと共に使用するのに適するように変更された図5のLIDARシステムを示している。該LIDARアダプタは、循環器(100)からLIDARリターン信号を受信するビーム分割器(120)を含む。該ビーム分割器(120)は、前記LIDARリターン信号を該LIDARリターン信号の第1部分及び該LIDARリターン信号の第2部分に分割する。好適なビーム分割器には、ウォラストンプリズム及びMEMベースのビーム分割器が含まれるが、これらに限定されない。
LIDARリターン信号の第1部分は、LIDARチップ上の入力導波路(19)に誘導され、図1～図5の文脈で記述された第1 LIDAR入力信号として機能する。LIDARリターン信号の第2部分は、偏光回転器(122)に誘導される。該偏光回転器(122)は、LIDARチップ上の第2入力導波路(76)に誘導された第2 LIDAR入力信号を出力し、図2～図5の文脈で記述された第2 LIDAR入力信号として機能する。
ビーム分割器(120)は、偏光ビーム分割器とすることができる。偏光ビーム分割器の一例は、LIDARリターン信号の第1部分が第1偏光状態を有するが、第2偏光状態を有さないまたは実質的に有さず、また、該LIDARリターン信号の第2部分が第2偏光状態を有するが、第1偏光状態を有さないまたは実質的に有さないように構築される。第1偏光状態及び第2偏光状態は、線形偏光状態とすることができ、第2偏光状態は、第1偏光状態とは異なる。例えば、第1偏光状態をTEとすることができ、第2偏光状態をTMとすることができ、あるいは、第1偏光状態をTMとすることができ、第2偏光状態をTEとすることができる。いくつかの例では、レーザ源を、LIDAR出力信号が第1偏光状態を有するように線形的に偏光することができる。好適なビーム分割器には、ウォラストンプリズム及びMEMベースの偏光ビーム分割器が含まれるが、これらに限定されない。
偏光回転器を、LIDARリターン信号の第1部分及び/またはLIDARリターン信号の第2部分の偏光状態を変更するように構成することができる。例えば、図6に示される偏光回転器(122)を、LIDARリターン信号の第2部分の偏光状態を第2偏光状態から第1偏光状態へ変更させるように構成することができる。その結果、第2 LIDAR入力信号は、第1偏光状態を有するが、第2偏光状態を有さないまたは実質的に有さない。従って、第1 LIDAR入力信号及び第2 LIDAR入力信号は、それぞれ同一の偏光状態(ここでは、第1偏光状態)を有する。同一の偏光状態の光を搬送しているにもかかわらず、第1 LIDAR入力信号及び第2 LIDAR入力信号は、偏光ビーム分割器を使用した結果として、異なる偏光状態に関連付けられる。例えば、第1 LIDAR入力信号は、第1偏光状態で反射された光を搬送し、第2 LIDAR入力信号は、第2偏光状態で反射された光を搬送する。その結果、第1 LIDAR入力信号は、第1偏光状態に関連付けられ、第2 LIDAR入力信号は、第2偏光状態に関連付けられる。
第1 LIDAR入力信号及び第2 LIDAR入力信号は、同一の偏光状態の光を搬送するので、第1 LIDAR入力信号から生じる比較信号は、第2 LIDAR入力信号から生じる比較信号と同一の偏光角を有する。
好適な偏光回転器には、偏光保持ファイバの回転器、ファラデー回転器、半波プレート、MEMベースの偏光回転器、及び非対称y分岐、マッハツェンダー干渉計、及び複合モード干渉結合器を用いた一体型光学偏光回転器が含まれるが、これらに限定されない。
出射LIDAR信号は線形的に偏光されるため、第1参照信号は、第2参照信号と同じ線形偏光角を有することができる。また、第1参照信号、第2参照信号、比較信号及び第2比較信号がそれぞれ同一の偏光状態を有するように、LIDARアダプタ上の部品を選択することができる。図6の文脈で開示された例では、第1比較信号、第2比較信号、第1参照信号、及び第2参照信号は、それぞれ第1偏光状態の光を有することができる。
上記構成の結果として、複合信号及び第2複合信号は、それぞれ同一の偏光状態の参照信号と比較信号との結合に由来し、従って、該参照信号と比較信号との間で所望の拍動を提供するであろう。例えば、複合信号は、第1偏光状態の第1参照信号と第1比較信号との結合に由来し、第2偏光状態の光を排除または実質的に排除する。または、複合信号は、第2偏光状態の第1参照信号と第1比較信号との結合に由来し、第1偏光状態の光を排除または実質的に排除する。同様に、第2複合信号は、同一の偏光状態の第2参照信号及び第2比較信号を含み、従って、該参照信号と比較信号との間で所望の拍動を提供するであろう。例えば、第2複合信号は、第1偏光状態の第2参照信号と第2比較信号との結合に由来し、第2偏光状態の光を排除または実質的に排除し、または、第2複合信号は、第2偏光状態の第2参照信号と第2比較信号との結合に由来し、第1偏光状態の光を排除または実質的に排除する。
上記の構成により、複数の異なる複合信号(即ち、第1複合信号及び第2複合信号)から産生される視野内の単一のサンプル領域のためのLIDARデータが得られる。いくつかの例では、サンプル領域のためのLIDARデータを測定することは、異なる複合信号(即ち、複合信号及び第2複合信号)からLIDARデータを組み合わせる電子機器を含む。いくつかの例では、LIDARデータは、拍動信号の周波数が測定される前にLIDARデータをそれぞれ搬送する信号を組み合わせることによって結合される。その結果、拍動信号の周波数は、結合されたLIDARデータを含む信号から測定することができる。いくつかの例では、LIDARデータを結合することは、異なる複合信号から産生されるLIDARデータの平均、中央値、またはモードをとることを含むことができる。例えば、電子機器は、複合信号から測定されたLIDARシステムと反射物体との間の距離を、第2複合信号から測定された距離と平均することができ、及び/または、電子機器は、複合信号から測定されたLIDARシステムと反射物体との間の視線速度を、第2複合信号から測定された視線速度と平均することができる。
いくつかの例では、サンプル領域のLIDARデータを測定することは、1つ以上の複合信号(即ち、複合信号及び/または第2複合信号)を、最も現実を表すLIDARデータのソース(代表的なLIDARデータ)として識別する電子機器を含む。次に、電子機器は、識別された複合信号からLIDARデータを、他の処理に用いられる代表的なLIDARデータとして使用することができる。例えば、電子機器は、より大きな振幅を有する信号(複合信号または第2複合信号)を代表的なLIDARデータを有するように識別することができ、LIDARシステムによる更なる処理のために、識別された信号からLIDARデータを使用することができる。いくつかの例では、電子機器は、代表的なLIDARデータで複合信号を識別することを異なるLIDAR信号からLIDARデータを結合することと組み合わせる。例えば、電子機器は、代表的なLIDARデータを有するように、振幅閾値以上の振幅を有する複合信号の各々を識別することができ、2つよりも多い複合信号が代表的なLIDARデータを有するものとして識別される場合、電子機器は、識別された各複合信号からLIDARデータを結合することができる。代表的なLIDARデータを有するものとして1つの複合信号が識別されると、電子機器は、その複合信号からLIDARデータを代表LIDARデータとして使用することができる。複合信号のいずれも、代表的なLIDARデータを有するものとして識別されない場合、電子機器は、これらの複合信号に関連付けられたサンプル領域のLIDARデータを廃棄することができる。
図6を、第1比較信号、第2比較信号、第1参照信号、及び第2参照信号がそれぞれ第1偏光状態を有するように配置された部品の文脈で説明しているが、図6中の部品の他の構成を、複合信号が同一の線形偏光状態の参照信号と比較信号との結合に由来し、第2複合信号が同一の線形偏光状態の参照信号と比較信号との結合に由来するように配置することができる。例えば、LIDARリターン信号の第2部分が第1偏光状態を有し、LIDARリターン信号の第1部分が第2偏光状態を有し、偏光回転器がLIDARリターン信号の第1部分を受信し、出射LIDAR信号が第2偏光状態を有するように、ビーム分割器(120)を構築することができる。この例では、第1 LIDAR入力信号及び第2 LIDAR入力信号は、それぞれ第2偏光状態を有する。
上記のシステム構成により、LIDARリターン信号の第1部分及びLIDARリターン信号の第2部分が異なる複合信号へ誘導される。その結果、LIDARリターン信号の第1部分及びLIDARリターン信号の第2部分は、それぞれ異なる偏光状態に関連付けられるが、電子機器は、それぞれの複合信号を処理することができる。LIDARシステムは、LIDAR出力信号の反射に応じてLIDAR出力信号の偏光状態の変化を補正する。
図6のLIDARアダプタは、受動光学部品を含む他の光学部品を備えることができる。例えば、LIDARアダプタは、任意の第3レンズ(126)を備えることができる。該第3レンズ(126)は、第2 LIDAR出力信号を所望の位置に結合するように構成され得る。いくつかの例では、第3レンズ(126)は、第2 LIDAR出力信号を所望の位置に集束または視準する。例えば、第3レンズ(126)は、第2入力導波路(76)のファセット(78)の上に第2 LIDAR出力信号を集束または視準するように構成することができる。LIDARアダプタはまた、ミラーやプリズム等1つ以上の方向変換部(124)を含む。図6は、LIDARリターン信号の第2部分を循環器(100)から第2入力導波路(76)のファセット(78)及び/または第3レンズ(126)に再誘導する方向変換部(124)としてのミラーを含むLIDARアダプタを示している。
図7は、LIDARアダプタが図2または図3のLIDARチップと共に使用するのに適するように変更された図6のLIDARシステムを示している。LIDAR出力信号は、図7のLIDARアダプタの上で増幅されない。図7は、図3のLIDARチップと共に使用されるLIDARアダプタを示している。従って、電子機器によって動作される増幅器(85)は、LIDARアダプタではなく、LIDARチップの上に配置される。この状況では、電子機器によって操作され、及び/または電子機器に電気出力を提供するLIDARシステムの能動部品は、LIDARチップの上に配置される。一方、受動部品は、LIDARアダプタの上に配置される。従って、LIDARシステムの一例は、ベース上に受動部品を含み、該ベース上の一体化された部品を排除するLIDARアダプタを有する。一方、LIDARチップは、個別の部品及び一体化された部品の組み合わせを含み、または、一体化された光学部品のみを含む。
LIDARチップ、電子機器及びLIDARアダプタは、共通のマウント上に配置され得る。好適な共通マウントには、ガラスプレート、金属プレート、シリコンプレート、及びセラミックプレートが含まれるが、これらに限定されない。一例として、図8は、共通支持体(140)の上に、図1のLIDARチップと電子機器(62)、及び図5のLIDARアダプタを含むLIDARシステムの上面図である。電子機器(62)は、共通支持体の上に配置されて図示されているが、電子機器の全部または一部は、共通支持体から離れて配置され得る。LIDARチップ、電子機器、及び/またはLIDARアダプタを共通支持体の上に取り付けるための好適な方法には、エポキシ、はんだ、及び機械的クランプが含まれるが、これらに限定されない。
LIDARシステムは、単一のLIDAR出力信号を出力する1つのLIDARチップと共に操作するように示されているが、LIDARチップは、複数のLIDAR出力信号を出力するように構成され得る。複数のLIDARアダプタを、1つのLIDARチップと共に使用することができ、及び/または1つのLIDARアダプタを、複数のLIDAR出力信号を受信するように調整することができる。
図9A～図9Hは、LIDARシステムと共に使用するための好適な光源の一例を示す。図9Aは、光源の上面図である。図9Aは、実線で示されている他の部品の下に位置する部品または部品の一部をそれぞれ示す破線を含む。図9Aに示す部品間の関係は、図9B～図9Hにも明らかである。図9Bは、図9AにBと標識された線に沿ってユーティリティ導波路(16)を介して取られた図9Aに示された光源の断面図である。図9Bに図示されたユーティリティ導波路(16)は、図4に関連して開示されたように構築され得るリッジ導波路である。図9Cは、図9AにCと標識された括弧間に延びる線に沿って取られた光源の断面図である。図9Cは、図9AにCと標識された括弧間に延びる線に沿って取られた光源の断面図である。図9Cは、図9AにCと標識された括弧間に延びる線に沿って取られた光源の断面図である。図9Dは、図9AにDと標識された括弧間に延びる線に沿って取られた光源の断面図である。図9Eは、図9AにEと標識された括弧間に延びる線に沿って取られた図9Aの光源の断面図である。図9Fは、図9Aに示す光源の一部の上面図である。図9Fの上面は、図9Aに示すユーティリティ導波路(16)の一部分の近景を示している。図9Fに示すユーティリティ導波路(16)の部分は、部分リターン装置として動作する光学格子を含む。図9Gは、図9Fに示すユーティリティ導波路及び光学格子の一部の斜視図である。図9Hは、図9GにHと標識された線に沿って取られたユーティリティ導波路(16)及び光学格子の断面の一例である。前記光源は、シリコン・オン・インシュレータプラットフォーム上にあるものとして図示されているが、他のプラットフォームも可能である。
第1凹部(271)は、透光性媒体(94)の内部に、またはそれを貫通して延在する。第1凹部(271)が透光性媒体(94)を貫通して延在するいくつかの例では、第1凹部(271)は、埋込層(90)の内部に、またはそれを貫通して延在することができる。第2凹部(272)は、基板(92)が第2凹部(272)の底部から上方に延在する柱(273)を含むように、第1凹部(271)の底部に延在している。電気接点(274)は、第2凹部(272)の底部に配置される。透光性媒体(94)上の第1導体(275)は、電気接点(274)と電気的に通信している。透光性媒体(94)上の第2導体(276)は、第1凹部(271)に隣接して配置される。第1導体(275)及び第2導体(276)は、それぞれ、透光性媒体(94)上の接点パッド(277)と電気的に通信している。接点パッド(277)は、電子機器と光源(10)との間の電気通信を提供するために使用され得る。
利得要素(278)は、第1凹部(271)の中、柱(273)の上に配置される。利得要素(278)は、利得媒体(279)を含む。利得導波路(283)は、利得媒体(279)の中に定義される。利得要素は、フリップチップ技術を用いてLIDARチップに取り付けることができる。シリコン・オン・インシュレータウエハから構築された利得要素とチップとの間の好適なインターフェースの例は、2017年7月11日に発行された米国特許第9,705,278号及び1999年11月23日に発行された米国特許第5,991,484号に見出すことができる。
第2導電層(280)は、利得媒体(279)上に配置される。第3導体(281)は、第2導電層(280)と第2導体(276)との間に電気通信を提供する。
利得要素(278)は、第2凹部(272)の中に延在する3つのリッジを含む。中央のリッジは、利得導波路(283)の一部を定義する。外側のリッジは、はんだまたは導電性エポキシのような導電性媒体(293)を介して電気接点(274)の1つと電気的に通信している。第1導体(275)は、電気接点(274)と電気的に通信しているので、第1導体(275)は、外側のリッジと電気的に通信している。
利得要素(278)は、利得媒体上に反射構造(285)を含む。一例では、反射構造(285)は、ミラーのような高度な反射構造である。好適な反射構造(285)は、利得媒体(279)の層の上にある金属層、または高反射率(HR)コーティングとして構成された1つ以上の誘電体層を含むが、これらに限定されない。
利得媒体(279)は、下部の利得媒体(292)と上部の利得媒体(294)との間に副層(290)を含む。該下部の利得媒体(292)及び上部の利得媒体(294)は、同じであっても異なっていてもよい。好適な下部の利得媒体(292)は、InP、ドープされたInP、窒化ガリウム(GaN)、InGaAsP、及びGaAsを含むが、これらに限定されない。好適な上部の利得媒体(294)には、InP、InGaAsP、及びGaAsが含まれるが、これらに限定されない。異なる副層(290)は、異なる組成を有することができる。例えば、各副層(290)は、1つまたは複数の隣接する副層(290)から異なるドーパント及び/またはドーパント濃度を有することができ、かつ/または各副層(290)は、異なるドーパント及び/またはドーパント濃度を有することができる。一例として、各副層(290)は、In、P、Ga、及びAsからなる群から選択される2種以上の成分を含むことができ、また異なる副層(290)は、異なる比率で存在する元素を有することができる。別の例では、各副層(290)は、In、Pを含むか、またはそれらからなり、またはそれらを含まず、Al、Ga及びAsからなる群から選択された1つまたは2つの成分を含むか、またはそれらからなり、異なる副層(290)の各々は、異なる比率でこれらの成分を有する。上記の群から選択される複数の元素を含む材料の例には、In(x)P(l-x)またはIn-Ga-As-Pのようなドーパントを有するか、または含まないInpの異なる組成物が含まれる。また、異なる副層(290)の組成間の格子不整合によるストレスを補正するために存在する他の副層(290)が存在してもよい。レーザリッジにおけるレーザモードの位置は、異なる組成物の屈折率の結果として、異なる副層(290)によって定義される。
第3導体(281)によって提供される第2導電層(280)と第2導体(276)との間の電気通信は、ワイヤボンディングのような伝統技術を用いて達成することができる。
利得導波路(283)は、ユーティリティ導波路(16)及び利得導波路(283)が光信号を交換できるように、ユーティリティ導波路(16)の入力ファセット(287)と整列される。図示されていないが、入力ファセット(287)は、任意に、窒化シリコンのような1つ以上の反射防止コーティングを含むことができる。入力ファセット(287)と利得導波路(283)のファセットとの間の空間には、固体または流体の透光性媒体を充填することができる。例えば、利得導波路(283)のファセットと入力ファセット(287)との間の空間にエポキシ、空気またはゲルを充填することができる。その結果、光信号は、透光性媒体を介して利得要素と入力ファセット(287)との間を直接に進行することができる。
ユーティリティ導波路(16)のための入力ファセット(287)を、ユーティリティ導波路(16)における伝播方向に対して90度未満の角度で配置することができる。90度未満の角度で入力ファセット(287)を配置することにより、入力ファセット(287)で反射された光信号を導波路から反射させ、それに応じてバック反射に関連する問題を減少させることができる。従ってまたは代替的に、利得導波路(283)のファセットは、利得導波路(283)内の伝播方向に対して90度未満の角度で配置することができる。
ユーティリティ導波路(16)は、部分リターン装置として動作するように構成された光学格子(300)を含む。例えば、ユーティリティ導波路(16)は、光信号を光学格子(300)に運ぶことができる。光学格子(300)は、光信号の第1部分を送信し、該光信号の第2部分を、該光学格子(300)が該光信号を受信した同じ光路に戻すように構成することができる。いくつかの例では、光信号の第2部分の戻りは、反射の結果である。好適な光学格子には、ブラッグ格子及びサンプリングされた格子が含まれるが、これらに限定されない。
光源の動作中、電子機器は、利得媒体(279)を介して電流を駆動することによって利得媒体(279)内の光信号を産生することができる。該電流は、第1導体(275)と第2導体(276)との間に電位差を印加することによって産生することができる。利得導波路(283)は、光を利得媒体(279)から光学格子(300)に搬送する。該光学格子(300)は、レーザ信号の第2部分をその元の経路に戻す。光学格子(300)はまた、光信号がユーティリティ導波路(16)を通ってその経路上を継続するように、光信号の第1部分を送信する。
光信号の第2部分は、利得導波路(283)に戻る。利得導波路(283)は、利得媒体(279)を介して光信号の第2部分を反射構造(285)に導く。該反射構造(285)は、光信号の第2部分が利得導波路(283)に戻り、最終的に光学格子(300)に戻るように、光信号の第2部分を反射する。従って、光信号の第2部分は、利得導波路(279)を2回通過して光学格子(300)に戻る。利得媒体(279)を通る光信号の複数の通過と組み合わせた利得媒体(279)は、光学利得の源である。エネルギーを利得媒体(279)に印加して光学利得を提供することができる。従って、光学格子(300)及び反射構造(285)は、光信号が共振する共振空洞を形成することができる。その結果、光学格子(300)によって伝送される光信号の第1部分は、出射LIDAR信号として機能するレーザ信号とすることができる。いくつかの例では、光信号に利得をポンピング及び/または提供するために光信号に供給されるエネルギーは、電子機器によって提供される電気エネルギーであるが、他の形態のエネルギーを使用して光信号をポンピングすることができる。
図9Fは、図9Aに示すユーティリティ導波路(16)の一部の上面図である。図9Fは、光学格子(300)を含む図9Aの部分を拡大している。図9Gは、図9Fに示すユーティリティ導波路(16)及び光学格子(300)の一部の斜視図である。ユーティリティ導波路(16)は、光信号を入力ファセット(287)から光学格子(300)に直接に運ぶことができる。例えば、ユーティリティ導波路(16)は、入力ファセット(287)と光学格子(300)との間の能動部品、非能動光学部品、及び導波路分岐を排除することができる。
光学格子(300)は、摂動構造(302)がユーティリティ導波路(16)を通って導かれた光信号と相互作用するように、ユーティリティ導波路(16)内に配置された摂動構造(302)を含む。摂動構造(302)は、それぞれ、ユーティリティ導波路(16)の有効屈折率を摂動させる。例えば、各摂動構造(302)は、摂動構造(302)の非存在下でのユーティリティ導波路(16)の有効屈折率とは異なる有効屈折率を有することができる。
図9A～図9Hにおいて、透光性媒体のリッジ(96)は、透光性媒体のスラブ領域(98)から離れるように延在する。リッジ(96)は、ユーティリティ導波路(16)を部分的に定義する。凹部(310)は、リッジ(96)の頂部に延在する。凹部(310)には、透光性過媒体(98)媒体よりも低い屈折率を有する媒体が充填されている。該媒体は、シリカのような固体または空気のような気体であってもよい。従って、凹部(310)は、ユーティリティ導波路(16)の有効屈折率に摂動を提供し、各々が摂動構造(302)として機能することができる。いくつかの例では、凹部(310)は、ウェットエッチングのようなエッチング技術と組み合わされたステッパを用いて行うことができる写真平板法で形成される。
摂動構造(302)の寸法及び形状は、同一であっても、実質的に同一であってもよい。例えば、凹部(310)は、図9GにWTと標識された第1幅を有する1つ以上の表面、図9GにWLと標識された第2幅を有する1つ以上の表面、及びdrと標識された深さを有することができる。いくつかの例では、第1幅(WT)は、ユーティリティ導波路(16)の縦軸に垂直な方向(横方向)における摂動構造(302)の幅を表し、横方向の幅とみなすことができる。さらにまたは代替的に、第2幅(WL)は、ユーティリティ導波路(16)の縦軸に平行な方向における摂動構造(302)の幅を表し、縦方向の幅とみなすことができる。いくつかの例では、凹部(310)の全部または一部の寸法及び形状は、同一であっても、実質的に同一であってもよい。例えば、凹部(310)は、それぞれ同じまたはほぼ同じ第2幅(WL)及び同じ深さ(dr)を有することができる。あるいは、凹部(310)は、同じ第2幅(WL)、同じ第1幅(WT)及び同じ深さ(dr)を有することができる。
ユーティリティ導波路(16)は、縦軸を有し、光学格子を通って延在するユーティリティ導波路(16)の部分は、格子軸として機能する。図9FにLPと標識された線は、基板(図9G及び図9Hに92と標識されている)及び/またはベースに垂直な方向の縦軸の投影をユーティリティ導波路(16)の上面に表すことができる。Gaと標識された括弧間の縦軸投影の部分は、ユーティリティ導波路(16)の上面への格子軸の投影を表す。光学格子は、複数の異なるサブ格子に配置された摂動構造(302)を有する。例えば、図9Fの格子軸投影の下に示される摂動構造(302)は第1サブ格子に含まれ、図9Fの格子軸投影の上に示される摂動構造(302)は第2サブ格子に含まれる。
同じサブ格子内の摂動構造(302)は、格子軸に対して同じ向きを有しているが、異なるサブ格子における摂動構造(302)は、格子軸に対して異なる向きを有する。例えば、図9Hは、第2サブ格子に含まれる摂動構造(302)として機能する凹部(310)を介して取られたユーティリティ導波路(16)の断面図である。一例として、図9Hの断面は、図9F及び/または図9GにHと標識された線に沿って取られた断面であってもよい。図9Gの破線は、第1サブ格子に含まれる摂動構造(302)として機能し、それによって該断面の背景に配置される凹部(310)を表す。
それぞれの摂動構造(302)は、格子軸と摂動構造(302)との間の最短距離を描くことができる方向線に関連付けられる。例えば、図9Hにおいて、Vと標識された線は、Lと標識された格子軸と、第2サブ格子に含まれる摂動構造(302)として機能する凹部(310)との間の最短距離を延在する方向線を表す。Vと標識された方向線の方向及び/または長さは、第2サブ格子に含まれる摂動構造(302)として機能する各凹部(310)に対して同一または実質的に同じであることができる。V'と標識された線は、格子軸と第1サブ格子に含まれる摂動構造(302)として機能する凹部(310)との間の最短距離を延在する。V'と標識された方向線の方向及び/または長さは、第1サブ格子に含まれる摂動構造(302)として機能する各凹部(310)に対して同一または実質的に同じであることができる。しかし、V'と標識された方向線の方向は、Vと標識された方向線の方向とは異なる。その結果、第2サブ格子に含まれる摂動構造(302)は、第1サブ格子に含まれる摂動構造(302)よりも格子軸に対して異なる向きを有する。
いくつかの例では、それぞれの摂動構造(302)は、各々の摂動構造に共通の1つ以上の関連装備を有する。これらの場合、摂動構造(302)は、それぞれ、格子軸に平行な異なる共通軸に関連付けられている。例えば、各サブ格子における摂動構造(302)は、関連する共通軸が、同じサブ格子に含まれる各摂動構造(302)の同じ関連装備を通って延在するように配置することができる。しかし、該共通軸が異なるサブ格子からの摂動構造(302)内の同じ関連装備を通って延在する場合であっても、異なるサブ格子に関連する共通軸は、互いに離間している。
共通軸の一例として、図9Fは、各々が異なるサブ格子における摂動構造(302)の同じ関連装備を通って延在する2つの共通軸を示している。例えば、それぞれの共通軸は、異なるサブ格子における摂動構造(302)の対応する表面を通って延在する。この対応する表面は、ユーティリティ導波路(16)を定義するリッジ(96)の上側の側面に最も近い摂動構造(302)の表面である。例えば、図9Fは、第1サブ格子に含まれる各摂動構造(302)の対応する表面を通って延在する CA1と標識された第1共通軸を示している。また、CA2と標識された第2共通軸は、第2サブ格子に含まれる各摂動構造(302)内の同じ対応する表面を通って延在する。第1共通軸及び第2共通軸が、異なるサブ格子に含まれる同じ関連装備の摂動構造(302)と交差しているにもかかわらず、第1共通軸は、第2共通軸から離間している。例えば、第1共通軸と第2共通軸はそれぞれ、CRで標識されたリッジ(96)側に最も近い摂動構造面を通って延在する。好適な関連装備には、各摂動構造(302)の重心、各摂動構造(302)上の対応点、各摂動構造(302)上の対応する表面が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの例では、いずれの共通軸は、図9Fにおいて明らかであるように、共通軸が関連付けられているサブ格子以外のサブ格子のメンバーである摂動構造(302)を通って延在することはない。
摂動構造(302)の配置は、図9Fに示されたデカルト座標系に関連して説明することができる。該座標系は、縦軸(LAと標識されている)に平行な軸線を有する縦方向と、横軸(TAと標識されている)を有する横方向とを有する。横方向は、縦方向を横切る。いくつかの例では、横軸は、図9E及び図9Gに示された基板(92)のような基板及び/または基板の表面に平行である。同一のサブ格子における摂動構造(302)は、横方向に互いに重ね合うが、異なるサブ格子における摂動構造(302)は、横方向に互いに重ね合わず、その代わりに、横方向に離間される。
いくつかの例では、同じサブ格子のメンバーである摂動構造(302)は、同じ寸法及び形状を有する。例えば、各サブ格子における凹部(310)は、それぞれ同一またはほぼ同一の縦方向幅(WL)及び同一の深さ(dr)を有することができる。代替的に、各サブ格子における凹部(310)は、同一またはほぼ同一の縦方向幅(WL)、同一の横方向幅(WT)及び同一の深さ(dr)を有することができる。
いくつかの例では、同じサブ格子のメンバーである摂動構造(302)は、同じ寸法及び形状を有し、異なるサブ格子である摂動構造(302)は、同じ寸法及び/または形状を有する。例えば、同じサブ格子のメンバーである摂動構造(302)と、異なるサブ格子のメンバーである摂動構造(302)とは、同一の縦方向幅(WL)、同一の横方向幅(WT)及び同一の深さ(dr)を有する。いくつかの例では、同じサブ格子のメンバーである摂動構造(302)は、同じ寸法及び形状を有するが、異なるサブ格子である摂動構造(302)は、異なる寸法及び/または形状を有する。例えば、同じサブ格子のメンバーである摂動構造(302)は、同一の縦方向幅(WL)、同一の横方向幅(WT)及び同一の深さ(dr)を有することができるが、異なるサブ格子である摂動構造(302)は、同一の縦方向幅(WL)及び同一の深さ(dr)を有することができるが、異なる横方向幅(WT)を有することができる。
各サブ格子内の摂動構造(302)は、縦方向に周期的に離間することができる。サブ格子周期は、図9FにおいてPiと標識され、ここで、iが整数であり、iの各値は、サブ格子の異なる1つに関連付けられる。いくつかの例では、サブ格子周期(Pi)の全部または一部の値は、各サブ格子に対して同じである。
異なるサブ格子からの摂動構造(302)は、縦方向に離間されている。例えば、縦方向において、1つのサブ格子からの摂動構造(302)は、他のサブ格子から摂動構造(302)と交互にすることができる。一例として、摂動構造(302)は、縦方向において、各摂動構造(302)に隣接する1つまたは複数の摂動構造(302)の各々は、摂動構造(302)が属するサブ格子以外のサブ格子のメンバーであるように配置することができる。異なるサブ格子からの摂動構造(302)が組み合わせて考慮される場合、摂動構造(302)は、縦方向に周期的に離間される。例えば、縦方向(複合格子周期)における異なるサブ格子からの摂動構造(302)の間の周期的間隔は、図9FにおいてPcと標識される。複合格子周期(Pc)内の摂動構造(302)のパターンは、格子長(Lth)内で複数回繰り返される。複合格子周期(Pc)と同じ値を有する周期(またはピッチ)で複数のサブ格子を排除する従来のブラッグ格子のような従来技術の光学格子は、開示された光学格子と同じまたはほぼ同じ波長のレーザ信号を産生する。
いくつかの例では、摂動構造(302)は、サブ格子周期(Pi)が各サブ格子に対して同じであり、複合格子周期(Pc)が、サブ格子周期(Pi)/Nに等しくなるように配置される。ここで、Nが2以上の整数である。いくつかの例では、Nは、光学格子内のサブ格子の数を表す。
異なるサブ格子からの摂動構造(302)も横方向に離間されている。例えば、横方向において、1つのサブ格子からの摂動構造(302)は、図9FにおいてGと標識されたギャップによって、他のサブ格子から摂動構造(302)から分離され得る。その結果、異なるサブ格子からの摂動構造(302)は、該異なるサブ格子から摂動構造(302)を通って格子軸に平行な軸がないように、横方向に離間される。以下により詳細に説明するが、Gの値が増加すると、摂動構造(302)の間の最短距離が増加し、従って、摂動構造(302)をうまくエッチングするのに必要な解像度のレベルが低減する。
異なるサブ格子からの摂動構造(302)は、横方向及び縦方向に離間されているので、摂動構造(302)と隣接する摂動構造(302)との間の最短距離は、格子軸に対して対角線である線によって示されている。単一摂動構造(302)に関連する対角線の一例は、図9FにおいてD1及びD2と標識されている。対角線は、対角線が格子軸に対して平行でも垂直でもない点で、縦方向及び横方向に対して斜めである。
いくつかの例では、摂動構造(302)は、異なるサブ格子における摂動構造(302)の間に延在する対角線が同じ長さまたはほぼ同じ長さを有するように配置される。該対角線は、それぞれ、縦方向における摂動構造(302)の間の間隔(図9FにSと標識されている)の長さよりも長い長さを有する。該間隔の長さは、複合格子周期から、縦方向における摂動構造(302)の幅を引いたもの(PC-WL)に等しい。その結果、対角の媒介物は、複合格子周期から、縦方向における摂動構造(302)の幅を引いた長さ(PC-WL)よりも長い長さを有する。
上述したように、いくつかの例では、摂動構造(302)は、写真平板法及びエッチングによって形成される。摂動構造(302)のようなエッチングされた装備は、エッチングされた装備間の距離が写真平板法プロセスの解像限界以下になるにつれて互いに合併することができる。従来技術の光学格子では、摂動構造(302)の間の最短距離は、格子周期またはピッチ(P)から摂動構造(302)の縦方向幅を引いたもの(P-WL)に等しい。本開示の格子の複合格子周期Pc及び縦方向における摂動構造(302)の幅(WL)が、従来技術の格子の格子周期またはピッチ(P)及び縦方向における摂動構造(302)の幅(WL)と同じである場合、本開示の光学格子及び先行技術の光学格子は、同じ波長またはほぼ同じ波長を出力する。しかし、各対角線が従来技術の光学格子における摂動構造(302)の間の間隔の長さよりも長い長さを有するため、本開示の格子におけるエッチング装備間の最短距離は、従来技術の格子におけるエッチング装備間の最短距離よりも大きい。エッチングされた装備(摂動構造(302))間の間隔を増加させることにより、従来の写真平板法プロセスの解像度の内に格子をもたらすことができ、よって、光学格子の製造において、手頃な写真平板法技術を使用できるようになる。
図9Fから明らかなように、摂動構造(302)の間の分離距離(D1、D2)は、図9FにGと標識されたギャップによって示される横方向の摂動構造(302)の分離、及び/または図9FにSと標識された縦方向における摂動構造(302)の間の間隔を増加させることによって増加させることができる。しかし、光学格子から出力されるレーザ信号の波長は、摂動構造302(S)間の縦方向間隔の関数とすることができる。その結果、摂動構造302間の縦方向間隔の変化(S)は、特定の波長を有するレーザ信号を出力したいという願望によって制限され得る。従って、所望のレベルで摂動構造(302)間を分離できるために、横方向(G)における摂動構造(302)の分離を選択することができる。いくつかの例では、摂動構造(302)は、最短対角線が60、70、または80 nm以上、かつ/または90、100、または110 nm以下となるように配置される。
摂動構造(302)を形成するために所望の技術を使用できるのに十分な摂動構造(302)の間の分離を維持しながら、所望の波長のレーザ信号を出力する格子を提供するために、上述の格子装備の全部または一部を変更することができる。例えば、光学格子は、850 nmより大きく、かつ1270、1310、または1350 nm以下の波長を有するレーザ信号を出力する一次格子として構築することができる。一次格子のための複合格子周期(Pc)は、所望の波長の1/2に等しいか実質的に等しい複合格子周期(Pc)を有するように構成することができる。いくつかの例では、摂動構造(302)は、180、182 nm以上、かつ/または192、または194 nm以下の複合格子周期(Pc)を提供するように配置される。
いくつかの例では、光学格子は、1000、1300、または1340 nm以上、かつ1350、1400、または1450 nm以下の波長を有し、かつ次の群から選択される装備の全て、一部、3つ、4つ、または5つを有するレーザ信号を出力するように構築される：360、372、または384 nm以上、かつ386、400、または414 nm以下のサブ格子周期(Pi)を有する1つ以上のサブ格子；180、186、または192 nm以上、かつ193、200、または207 nm以下の複合格子周期(Pc)；50、60、または70 nm以上、かつ80、90、または100 nm以下のギャップ(G)による横方向における摂動構造(302)の分離；縦方向に互いに隣接し、異なるサブ格子からの摂動構造(302)を含む摂動構造(302)の各ペアー間の対角距離が110、115、または120 nm以上、かつ130、135、または140 nm以下であるように配置された摂動構造(302)；縦方向幅(WL)が80、90、または100以上、かつ110、120、または130 nm以下である摂動構造(302)；100、200、または300 μm以上、かつ1000、5000、または10,000 μm以下の格子長(Lth)、複合格子周期(Pc)内の摂動構造(302)のパターンは、格子長(Lth)内で、500、1000、または1500以上、かつ5000、25000、または50000以下の回数だけ繰り返され；80、90、または100 nm以上、かつ110、120、または130 nm以下である摂動構造(302)間の縦方向間隔。
図9Fにおいて、摂動構造(302)は、TS1またはTS2と標識された側方ギャップによってリッジ(96)の側方から離間して示されている。TS1と標識された側方ギャップは、TS2と標識された側方ギャップと同一であっても異なっていてもよい。いくつかの例では、1つまたは両方の側方ギャップ(TS1及びTS2)は、100、110、または120 nm以上、かつ/または200、210、または220 nm以下である。該側方ギャップは、任意であり、摂動構造(302)は、図10に示されたように、リッジの側方に延在することができる。該リッジの頂部に延在する凹部(310)に加えて、または代替的に、凹部(310)は、該リッジの側方、及び/またはリッジ(96)の隣のスラブ領域(98)内に延在することができる。
図9A～図9Hは、2つのサブ格子を有するような光学格子を示しているが、該光学格子は、2つ以上のサブ格子を含むことができる。例えば、図11は、3つのサブ格子を含む光学格子の上面図である。2つのサブ格子は、縦方向の同じ位置に配置されているが、横方向に離間されている摂動構造(302)を含む。
光学格子が2つ以上のサブ格子を含む場合、異なるサブ格子からの摂動構造(302)は、縦方向の同じ位置に配置される必要はない。例えば、図12は、3つのサブ格子を含む光学格子の上面図である。摂動構造(302)のいずれも、縦方向の同じ位置に配置されていない。
摂動構造(302)の横方向幅(WT)は同一であることが示されているが、異なるサブ格子における摂動構造(302)の横方向幅(WT)は異なってもよい。例えば、図11及び図12の最外側のサブ格子における摂動構造(302)は、中央のサブ格子における摂動構造(302)の横方向幅(WT)よりも狭い横方向幅(WT)を有することができる。
サブ格子なしの従来技術の一次ブラッグ格子は、摂動構造として機能するリッジ導波路内の凹部で構築することができる。該摂動構造は、185 nmのピッチ、110 nmの縦方向摂動構造幅(WL)、及び2200 nmの横方向摂動構造幅(WT)を有することができる。該ブラッグ格子は、約1295 nmの波長を有するレーザ信号を出力する。摂動構造間の最短距離は、75 nmであった。
光学格子は、図9F～図9Hに従って構築することができる。第1サブ格子と第2サブ格子はそれぞれ、185 nmの複合格子周期(Pc)を提供するように配置された370 nmのサブ格子周期(Pi)を有することができる。摂動構造は、縦方向の摂動構造の幅(WL)が110 nmであり、横方向の摂動構造の幅(WT)が1055 nmであってもよい。第1サブ格子内の摂動構造は、第2サブ格子内の摂動構造から、90 nmのギャップだけ横方向(G)に分離することができる。従来技術のブラッグ格子と同様に、光学格子は、約1295 nmの波長を有するレーザ信号を出力するが、摂動構造間の最短距離は、長さ約117 nmの対角線上にあった。
光源は、摂動構造として使用される凹部を有するものとして開示されているが、他の摂動構造も可能である。他の好適な摂動構造の例には、導波路の厚さを増加させるオーバー層、ストレスを介してまたは拡散または注入されたイオン種における導波路の有効屈折率を変更するオーバー層が含まれるが、これらに限定されない。
光源は、LIDARシステムの文脈で開示されているが、光源は、感知、画像化及び電気通信のような他の用途に使用することができる。光源は、外部の空洞レーザとして開示されているが、光学格子は、分布された帰還レーザ、分布されたブラッグ反射器レーザ、及び離散モードレーザのような他のレーザ空洞構成に含むことができる。
当業者は、本教示を考慮して本発明の他の実施形態、組合せ、及び改変を容易に行うであろう。従って、本発明は、上記明細書及び添付図面に関連して見た場合に、全てのこのような実施形態及び改変を包含する以下の請求の範囲によってのみ限定されるべきである。

Claims (20)

  1. LIDARシステムであって、
    光学格子及び縦軸を有する導波路を含む共振レーザ空洞を含み、前記光学格子を通って延在する前記縦軸の一部が格子軸として機能し、
    前記レーザ空洞は、前記光学格子を通って該レーザ空洞を出射するレーザ信号を産生するように構成され、
    前記光学格子は、前記導波路の有効屈折率をそれぞれ摂動させる複数の摂動構造を含み、さらに、
    前記摂動構造は、縦方向において互いに隣接する摂動構造が横方向に離間するように、前記導波路上に互い違いに配置され、該縦方向が、前記格子軸に平行し、該横方向が、前記縦方向を横切る、
    LIDARシステム。
  2. 前記摂動構造は、同一のサブ格子内の摂動構造が横方向に互いに重ね合って、かつ異なるサブ格子からの摂動構造が横方向に離間するように、サブ格子に配置される、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記摂動構造は、前記縦方向において互いに隣接する摂動構造が、異なるサブ格子のメンバーであるように、サブ格子に配置される、請求項2に記載のシステム。
  4. 異なるサブ格子からの摂動構造が、90 nmより大きいギャップによって横方向に離間される、請求項3に記載のシステム。
  5. 前記光学格子が、1450 nm未満の波長を有するレーザ信号を出力する、請求項4に記載のシステム。
  6. 前記光学格子が、一次格子である、請求項5に記載のシステム。
  7. 前記同一のサブ格子のメンバーである摂動構造が、前記縦方向に周期的に配置される、請求項6に記載のシステム。
  8. 前記異なるサブ格子からの摂動構造が、複合周期(Pc)で前記縦方向に周期的に離間されるように組み合わせる、請求項7に記載のシステム。
  9. 各サブ格子における摂動構造の周期的な配置が、サブ格子周期で離間され、
    該摂動構造は、前記複合周期が、前記光学格子に含まれるサブ格子の数をNとしたとき、前記サブ格子周期の1/N倍であるように配置される、
    請求項8に記載のシステム。
  10. 前記摂動構造のいずれが前記横方向に測定された横方向幅を有し、同一のサブ格子における前記摂動構造の横方向幅が同じである、請求項3に記載のシステム。
  11. 前記摂動構造は、前記格子軸に平行な線が2つ以上のサブ格子内の摂動構造を通って延在しないようにサブ格子に配置される、請求項1に記載のシステム。
  12. 前記摂動構造は、前記格子軸に平行な線が同一のサブ格子内の各摂動構造を通って延在できるように配置される、請求項11に記載のシステム。
  13. 前記摂動構造は、前記縦方向において互いに隣接する摂動構造の間に描ける最短直線が、前記格子軸に対する対角線であるように配置される、請求項1に記載のシステム。
  14. 前記摂動構造は、各線の長さが110 nm未満であるように配置される、請求項13に記載のシステム。
  15. 前記光学格子が、1450 nm未満の波長を有するレーザ信号を出力する、請求項14に記載のシステム。
  16. 前記導波路が、リッジ導波路であり、前記摂動構造が、該リッジ導波路のリッジにおいて凹部をそれぞれ含む、請求項1に記載のシステム。
  17. 前記光源が、LIDARチップ上の光集積回路(PIC)に含まれる、請求項1に記載のシステム。
  18. 前記LIDARチップが、シリコン・オン・インシュレータプラットフォーム上に構築される、請求項1に記載のシステム。
  19. LIDARシステムであって、
    導波路及び光学格子を含む共振レーザ空洞を含み、
    前記レーザ空洞は、前記光学格子を通って該レーザ空洞を出射するレーザ信号を産生するように構成され、
    前記光学格子は、前記導波路の有効屈折率をそれぞれ摂動させる複数の摂動構造を含み、
    前記摂動構造は、各サブ格子が前記摂動構造のうちの2つ以上を含むように、サブ格子に配置され、さらに、
    同じサブグループ内の摂動構造は、前記導波路の縦軸に対して同じ向きを有するが、異なるサブグループ内の摂動構造は、前記導波路の該縦軸に対して異なる向きを有する、
    LIDARシステム。
  20. 請求項1に記載のLIDARシステムであって、前記摂動構造のいずれが、他の各摂動構造上の共通位置に対応する関連装備を有し、
    前記導波路の縦軸に平行な第1軸は、1つ目の前記サブ格子に含まれる各摂動構造上の対応する位置を通って延在することができ、
    前記導波路の縦軸に平行な第2軸は、2つ目の前記サブ格子に含まれる各摂動構造上の対応する位置を通って延在することができ、
    該第1軸は、該第2軸から離間している、
    LIDARシステム。
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Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4914665A (en) * 1987-01-20 1990-04-03 Hewlett-Packard Company Broadband-tunable external fiber-cavity laser
US4786132A (en) * 1987-03-31 1988-11-22 Lytel Corporation Hybrid distributed bragg reflector laser
US4955028A (en) * 1988-03-25 1990-09-04 At&T Bell Laboratories Wavelength tunable composite cavity laser
US6035083A (en) * 1997-10-02 2000-03-07 3M Innovative Company Method for writing arbitrary index perturbations in a wave-guiding structure
US6480513B1 (en) 2000-10-03 2002-11-12 K2 Optronics, Inc. Tunable external cavity laser
US6912331B2 (en) * 2002-03-12 2005-06-28 Cambrius Inc. Periodic electromagnetic waveguide structures with controlled polarization properties
US6788727B2 (en) 2002-06-13 2004-09-07 Intel Corporation Method and apparatus for tunable wavelength conversion using a bragg grating and a laser in a semiconductor substrate
EP1610426B1 (en) * 2003-03-31 2014-01-08 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical semiconductor device and optical semiconductor integrated circuit
US7173764B2 (en) * 2004-04-22 2007-02-06 Sandia Corporation Apparatus comprising a tunable nanomechanical near-field grating and method for controlling far-field emission
US7376169B2 (en) 2005-03-07 2008-05-20 Joseph Reid Henrichs Optical phase conjugation laser diode
US9568339B2 (en) * 2010-12-02 2017-02-14 Ofs Fitel, Llc DBF fiber laser bend sensor and optical heterodyne microphone
KR20140026522A (ko) 2011-04-25 2014-03-05 오에프에스 피텔 엘엘씨 라만 분산 피드백 파이버 레이저 및 이를 사용한 고 출력 레이저 시스템
US9933554B2 (en) 2013-07-03 2018-04-03 California Institute Of Technology High-coherence semiconductor light sources
US20160373191A1 (en) 2015-06-16 2016-12-22 Kotura, Inc. Resolution of mode hopping in optical links
JP6089077B1 (ja) * 2015-08-25 2017-03-01 沖電気工業株式会社 導波路型光回折格子及び光波長フィルタ
US11005233B2 (en) * 2016-08-22 2021-05-11 Morton Hybrid Lasers, Llc Ultra-low noise, highly stable single-mode operation, high power, Bragg grating based semiconductor laser
DE112018002172T5 (de) 2017-04-25 2020-02-20 Analog Photonics LLC Gemultiplexter Wellenlängenteilungs-Lidar
US10788582B2 (en) * 2018-05-11 2020-09-29 Silc Technologies, Inc. Optical sensor chip
CN113316729A (zh) * 2018-12-28 2021-08-27 恩耐公司 用于将受激拉曼散射（srs）光导向出光纤的光纤装置
EP3903388A4 (en) * 2018-12-28 2022-09-07 NLIGHT, Inc. FIBER OPTIC DEVICES AND METHODS FOR REDUCING LIGHT EMISSIONS BY STIMULATED RAMAN SCATTERING (SRS) FROM A RESONANT CAVITY

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