KR20240031228A - 2차원 실리콘 포토닉 MEMS 스위치 어레이를 갖는 유사 모노스태틱 LiDAR - Google Patents
2차원 실리콘 포토닉 MEMS 스위치 어레이를 갖는 유사 모노스태틱 LiDAR Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240031228A KR20240031228A KR1020237042652A KR20237042652A KR20240031228A KR 20240031228 A KR20240031228 A KR 20240031228A KR 1020237042652 A KR1020237042652 A KR 1020237042652A KR 20237042652 A KR20237042652 A KR 20237042652A KR 20240031228 A KR20240031228 A KR 20240031228A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- optical
- antenna
- antennas
- paired
- programmable
- Prior art date
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 253
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 8
- 238000003491 array Methods 0.000 description 5
- 208000036758 Postinfectious cerebellitis Diseases 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000098 azimuthal photoelectron diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000035559 beat frequency Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
- G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4816—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4818—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements using optical fibres
Abstract
본 개시내용은 상이한 광학 도파관들에 의해 피딩되는 별도의 송신(Tx) 및 수신(Rx) 광학 안테나들을 갖는 이미징 LiDAR들에 관한 것이다. 이 광학 안테나들의 쌍은 듀얼-채널 광학 스위치 네트워크를 통해 동시에 활성화될 수 있으며, Tx 안테나는 레이저 소스에 연결되고 Rx 안테나는 수신기에 연결된다. Tx 및 Rx 안테나들은 서로 인접하게 포지셔닝될 수 있으므로, 이들은 대략 동일한 원거리장 각도를 가리킨다. Tx와 Rx 사이에는 광학 정렬이 필요하지 않다. 본 명세서에서 유사-모노스태틱 LiDAR로서 지칭되는 이 LiDAR 구성은 스퓨리어스 반사들을 제거하고, LiDAR의 동적 범위를 증가시킨다.
Description
[관련 출원들에 대한 상호 참조]
본 특허 출원은 2021년 5월 10일에 출원되고 발명의 명칭이 "PSEUDO MONOSTATIC LIDAR WITH TWO-DIMENSIONAL SILICON PHOTONIC MEMS SWITCH ARRAY"인 미국 가특허 출원 번호 제63/186,748호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 전체적으로 참조로 포함된다.
[기술분야]
본 개시내용은 신규한 LiDAR 시스템들 및 방법들을 상세히 설명한다. 더 구체적으로, 본 개시내용은 상이한 광학 도파관들에 의해 피딩(feed)되는 별도의 송신(Tx) 및 수신(Rx) 광학 안테나들을 갖는 이미징 LiDAR들에 관한 것이다.
LiDAR(Light detection and ranging)은 자율주행 차량(autonomous vehicle)들 및 스마트폰들 및 태블릿들과 같은 휴대용 디바이스들에 널리 사용된다. 솔리드 스테이트 LiDAR들은 소형화 및 대량 생산에 도움이 되기 때문에 특히 매력적이다. 미국 특허 공개 공보 제2021/0116778호는 이미징 렌즈의 초점면에 위치된 (광학 안테나들이라고도 불리는) 수직 커플러들의 프로그래밍가능한 어레이로 구성되는 빔 스티어링 시스템을 교시한다. 광학 신호는 MEMS(micro-electro-mechanical system)-액추에이트형(actuated) 도파관 스위치들로 구성되는 프로그래밍가능한 광학 네트워크를 통해 임의의 선택된 광학 안테나에 전달될 수 있다. 종래의 열-광학(thermo-optic) 또는 전기-광학(electro-optic) 스위치들과 비교하여, MEMS 스위치들은 더 낮은 삽입 손실, 더 낮은 크로스토크, 광대역 동작, 및 디지털 액추에이션을 제공한다. 프로그래밍가능한 광학 안테나들의 고밀도 어레이들은, 그들의 작은 풋프린트 덕분에, 고해상도 이미징 LiDAR들을 위한 단일 칩들에 통합될 수 있다.
이전 연구에서는 인테로게이팅 광학 빔(interrogating optical beam)을 송신하고 타겟으로부터 반사된 광학 신호를 수신하기 위해 동일한 광학 안테나를 사용했다. 이 아키텍처의 단점은 광학 안테나 및 공유된 광학 경로로부터의 임의의 잔류 반사(residue reflection)들이 수신된 광학 신호들과 혼합될 것이라는 점이다. 스퓨리어스 반사(spurious reflection)들은 신호-대-잡음 비를 저하시키고, 수신기의 증폭기들을 포화시켜, LiDAR가 멀리 있는 타겟들 또는 낮은 반사율의 타겟들을 보지 못하게 할 수 있다.
유사-모노스태틱 이미징 LiDAR 시스템(pseudo-monostatic imaging LiDAR system)으로서, 렌즈, 적어도 하나의 광 방출기, 적어도 하나의 광 검출기, 각각 송신 광학 안테나(transmit optical antenna) 및 수신 광학 안테나(receive optical antenna)를 포함하는 복수의 페어링된 광학 안테나들, 및 상기 적어도 하나의 광 방출기로부터 선택된 송신 광학 안테나로의 제1 광 경로를 제공하도록 구성된 프로그래밍가능한 광학 네트워크 - 상기 프로그래밍가능한 광학 네트워크는 상기 선택된 송신 광학 안테나에 페어링된 수신 광학 안테나로부터 상기 적어도 하나의 광 검출기로의 별도의 제2 광 경로를 제공하도록 추가로 구성됨 - 를 포함하고, 상기 복수의 페어링된 광학 안테나들은 상기 렌즈의 초점면에 또는 그 주위에 포지셔닝되는 시스템이 제공된다.
일부 실시예들에서, 상기 복수의 페어링된 광학 안테나들 및 상기 프로그래밍가능한 광학 네트워크는 포토닉 집적 회로(photonic integrated circuit)에 통합된다.
일 구현에서, 상기 적어도 하나의 광 방출기는 주파수-변조 연속-파(frequency-modulated continuous-wave) 레이저이고, 상기 적어도 하나의 광 검출기는 밸런스드 광 검출기(balanced photodetector)들 또는 동위상/직교위상 이중 밸런스드 광 검출기(in-phase/quadrature double balanced photodetector)들을 포함하는 코히어런트 광학 수신기(coherent optical receiver)이고, 상기 적어도 하나의 광 방출기의 일부는 상기 코히어런트 수신기의 국부 발진기(local oscillator)를 생성하기 위해 1x2 커플러에 의해 탭 오프된다(tapped off).
일 예에서, 상기 적어도 하나의 광 검출기는 픽셀에 통합되고, 상기 픽셀은 1x2 광학 스위칭 유닛, 국부 발진기를 생성하기 위해 상기 적어도 하나의 광 방출기의 출력의 일부를 분할하기 위한 1x2 커플러, 송신 광학 안테나, 페어링된 수신 광학 안테나, 및 적어도 하나의 수신 광학 안테나 및 상기 국부 발진기로부터 광학 신호들을 수신하도록 구성된 코히어런트 수신기를 포함한다.
일부 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 광 검출기는 복수의 픽셀들에 의해 공유되고, 각각의 픽셀은 상기 선택된 송신 광학 안테나, 상기 선택된 송신 광학 안테나에 페어링된 수신 광학 안테나, 상기 선택된 송신 광학 안테나에의 광학 버스 도파관(optical bus waveguide) 및 상기 선택된 송신 광학 안테나에 페어링된 수신 광학 안테나에 연결된 제2 광학 버스 도파관을 연결하는 2개의 병렬 스위치를 포함하는 듀얼-채널 1x2 광학 스위치를 포함하고, 상기 프로그래밍가능한 광학 네트워크는 적어도 하나의 광 방출기로부터 상기 선택된 송신 광학 안테나로의 광 경로 및 상기 선택된 송신 광학 안테나와 페어링된 수신 광학 안테나로부터 상기 적어도 하나의 광 검출기로의 물리적으로 별도인 광 경로를 제공하도록 프로그래밍된다.
일부 예들에서, 상기 적어도 하나의 광 방출기로부터의 광학 에너지는 광학 스플리터(optical splitter) 또는 광학 증폭기(optical amplifier)를 통해 다수의 선택된 픽셀들에 전달된다.
일 실시예에서, 각각의 픽셀 그룹에 대해 별도의 광 방출기가 사용된다.
일부 예들에서, 상기 적어도 하나의 광 방출기 또는 상기 적어도 하나의 광 검출기, 또는 둘 다는 포토닉 집적 회로에 통합된다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 광 방출기 또는 상기 적어도 하나의 광 검출기, 또는 둘 다는 별도의 제2 포토닉 집적 회로에 통합되고, 상기 포토닉 집적 회로에 커플링된다.
일부 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 광 방출기 또는 상기 적어도 하나의 광 검출기, 또는 둘 다는 광섬유들, 폴리머 도파관들, 다른 유형의 도파관들에 의해 상기 포토닉 집적 회로에 연결되거나, 또는 자유-공간을 통해 렌즈들 또는 격자 커플러(grating coupler)들과 같은 광학 요소들과 커플링된다.
다른 실시예들에서, 상기 복수의 페어링된 광학 안테나들의 송신 광학 안테나 및 수신 광학 안테나는 동일한 광학 레이어에 나란히 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 페어링된 광학 안테나들의 송신 광학 안테나 및 수신 광학 안테나는 별도의 광학 레이어들에 수직으로 통합된다.
일부 예들에서, 상기 복수의 페어링된 광학 안테나들의 송신 광학 안테나 및 수신 광학 안테나는 직교 편파(orthogonal polarization)들을 갖고, 상기 시스템은 상기 광학 렌즈 앞에 또는 뒤에 배치된 1/4-파장 플레이트(quarter-wave plate)를 더 포함한다.
다른 실시예들에서, 상기 복수의 페어링된 광학 안테나들의 각각의 수신 광학 안테나는 직교 편파들을 갖는 2개의 안테나를 포함하고, 상기 직교 편파들 둘 다에서 반사된 광학 신호들을 검출하도록 구성된다.
일부 구현들에서, 상기 프로그래밍가능한 광학 네트워크는 하나 이상의 MEMS(micro-electro-mechanical system) 액추에이터(actuator), 또는 전기-광학(electro-optic) 또는 열-광학(thermo-optic) 위상 변조기들을 갖는 마하-젠더 간섭계(Mach-Zehnder interferometer)들, 또는 전기-광학 또는 열-광학 위상 변조기들을 갖는 마이크로링 공진기(microring resonator)들에 의해 제어된다.
LiDAR 이미징을 수행하는 방법으로서, 적어도 하나의 광 방출기로부터 프로그래밍가능한 광학 네트워크의 페어링된 광학 안테나의 선택된 송신 광학 안테나로의 제1 광 경로를 제공하도록 상기 프로그래밍가능한 광학 네트워크를 제어하는 단계, 상기 선택된 송신 광학 안테나에 페어링된 수신 광학 안테나로부터 적어도 하나의 광 검출기로의 별도의 제2 광 경로를 제공하도록 상기 프로그래밍가능한 광학 네트워크를 제어하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
일부 예들에서, 상기 프로그래밍가능한 광학 네트워크를 제어하는 단계는 하나 이상의 MEMS 스위치를 액추에이트하는(actuating) 단계를 포함한다.
다른 예에서, 상기 하나 이상의 MEMS 스위치를 액추에이트하는 단계는 상기 하나 이상의 MEMS 스위치 내에 배치된 하나 이상의 전극을 에너자이즈하는(energizing) 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 상기 방법은 광학 스플리터를 통해 상기 적어도 하나의 광 방출기로부터의 광학 에너지를 다수의 선택된 픽셀들에 전달하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 다수의 픽셀들의 범위 측정들을 결합함으로써 3차원 이미지들이 취득된다.
본 발명의 신규한 피처들은 다음의 청구범위에서 구체적으로 설명된다. 본 발명의 피처들 및 이점들에 대한 더 나은 이해가 본 발명의 원리들이 활용되는 예시적인 실시예들을 설명하는 다음의 상세한 설명, 및 첨부 도면들을 참조하여 획득될 것이다.
도 1은 모노스태틱 어레이를 갖는 이미징 기반 LiDAR의 일 예이다.
도 2는 제안된 유사-모노스태틱 이미징 LiDAR의 일 예이다.
도 3은 활성 행을 선택하기 위한 1xM 스위치(행 선택 스위치) 및 광학 안테나를 선택하기 위한 1xN 스위치(열 선택 스위치)를 예시한다.
도 4a는 1x2 커플러에 의해 연결된 별도의 입력 및 출력 포트들을 갖는 모노스태틱 어레이를 예시한다.
도 4b는 주파수-변조 연속-파(FMCW) LiDAR들과 같은 코히어런트 LiDAR들의 대안적인 실시예를 도시한다.
도 5a는 코히어런트 유사-모노스태틱 LiDAR의 실시예를 도시한다.
도 5b는 도 5a에 설명된 듀얼 채널 1x2 스위치의 일 예를 확대한 도면이다.
도 5c는 코히어런트 검출기의 상세도이다.
도 5d는 신호의 동위상(in-phase)(I) 및 직교위상(quadrature)(Q) 컴포넌트들 둘 다를 검출하기 위한 밸런스드 I/Q 검출기를 포함하는 코히어런트 검출기이다.
도 6a는 각각의 픽셀에 통합된 코히어런트 검출기의 일 실시예를 도시한다.
도 6b는, 각각의 픽셀에 코히어런트 검출기를 갖는 대신에, 코히어런트 검출기가 픽셀 블록에 의해 공유될 수 있는 대안적인 실시예를 도시한다.
도 6c는 광학 스플리터 후에 광학 파워를 부스트하기 위해 광학 증폭기들이 사용되는 대안적인 실시예를 도시한다.
도 6d는 광학 증폭기들이 대안적인 위치들에 배치되는 대안적인 실시예를 도시한다.
도 6e는 각각의 픽셀 블록에 대해 하나의 레이저 및 하나의 검출기가 사용되는 실시예를 도시한다.
도 7a는 레이저들 및 검출기들이 동일한 PIC에 통합되는 실시예를 도시한다.
도 7b 및 도 7c는 레이저들 및 검출기들이 칩 밖에 위치되고, 섬유들 또는 다른 도파관들에 의해 연결되는 실시예들을 도시한다.
도 7d는 레이저들 및 검출기들이 III-V PIC와 같은 별도의 PIC에 통합되고, 2개의 PIC가 서로 직접 커플링되는 실시예를 도시한다.
도 8a는 Tx 및 Rx 안테나들이 나란히 통합되는 실시예를 도시한다.
도 8b는 Tx 및 Rx 안테나들이 수직으로 적층되는 실시예를 도시한다.
도 9a 내지 도 9c는 수직으로 적층된 안테나들의 실시예를 도시한다.
도 9d 내지 도 9f는 수직으로 적층된 안테나들의 실시예이며, 여기서, 2개의 광학 안테나는 각각 Tx 및 Rx에 대해 2개의 직교 편파에서 동작하도록 설계되고, 2개의 안테나는 90도 회전 없이 평행하게 정렬된다.
도 10은 안테나들과 타겟들 사이에 1/4-파장 플레이트를 채택하는 이미징 LiDAR의 일 실시예를 예시한다.
도 1은 모노스태틱 어레이를 갖는 이미징 기반 LiDAR의 일 예이다.
도 2는 제안된 유사-모노스태틱 이미징 LiDAR의 일 예이다.
도 3은 활성 행을 선택하기 위한 1xM 스위치(행 선택 스위치) 및 광학 안테나를 선택하기 위한 1xN 스위치(열 선택 스위치)를 예시한다.
도 4a는 1x2 커플러에 의해 연결된 별도의 입력 및 출력 포트들을 갖는 모노스태틱 어레이를 예시한다.
도 4b는 주파수-변조 연속-파(FMCW) LiDAR들과 같은 코히어런트 LiDAR들의 대안적인 실시예를 도시한다.
도 5a는 코히어런트 유사-모노스태틱 LiDAR의 실시예를 도시한다.
도 5b는 도 5a에 설명된 듀얼 채널 1x2 스위치의 일 예를 확대한 도면이다.
도 5c는 코히어런트 검출기의 상세도이다.
도 5d는 신호의 동위상(in-phase)(I) 및 직교위상(quadrature)(Q) 컴포넌트들 둘 다를 검출하기 위한 밸런스드 I/Q 검출기를 포함하는 코히어런트 검출기이다.
도 6a는 각각의 픽셀에 통합된 코히어런트 검출기의 일 실시예를 도시한다.
도 6b는, 각각의 픽셀에 코히어런트 검출기를 갖는 대신에, 코히어런트 검출기가 픽셀 블록에 의해 공유될 수 있는 대안적인 실시예를 도시한다.
도 6c는 광학 스플리터 후에 광학 파워를 부스트하기 위해 광학 증폭기들이 사용되는 대안적인 실시예를 도시한다.
도 6d는 광학 증폭기들이 대안적인 위치들에 배치되는 대안적인 실시예를 도시한다.
도 6e는 각각의 픽셀 블록에 대해 하나의 레이저 및 하나의 검출기가 사용되는 실시예를 도시한다.
도 7a는 레이저들 및 검출기들이 동일한 PIC에 통합되는 실시예를 도시한다.
도 7b 및 도 7c는 레이저들 및 검출기들이 칩 밖에 위치되고, 섬유들 또는 다른 도파관들에 의해 연결되는 실시예들을 도시한다.
도 7d는 레이저들 및 검출기들이 III-V PIC와 같은 별도의 PIC에 통합되고, 2개의 PIC가 서로 직접 커플링되는 실시예를 도시한다.
도 8a는 Tx 및 Rx 안테나들이 나란히 통합되는 실시예를 도시한다.
도 8b는 Tx 및 Rx 안테나들이 수직으로 적층되는 실시예를 도시한다.
도 9a 내지 도 9c는 수직으로 적층된 안테나들의 실시예를 도시한다.
도 9d 내지 도 9f는 수직으로 적층된 안테나들의 실시예이며, 여기서, 2개의 광학 안테나는 각각 Tx 및 Rx에 대해 2개의 직교 편파에서 동작하도록 설계되고, 2개의 안테나는 90도 회전 없이 평행하게 정렬된다.
도 10은 안테나들과 타겟들 사이에 1/4-파장 플레이트를 채택하는 이미징 LiDAR의 일 실시예를 예시한다.
본 개시내용은 상이한 광학 도파관들에 의해 피딩되는 별도의 송신(Tx) 및 수신(Rx) 광학 안테나들을 갖는 이미징 LiDAR들에 관한 것이다. 일부 실시예들에서, 광학 안테나들은 격자 커플러들, 포토닉 결정(photonic crystal)들, 공진 커플러(resonant coupler)들, 45도(또는 다른 각도) 미러들, 프리즘 커플러들, 또는 틸트형 도파관(tilted waveguide)들일 수 있다. 이 광학 안테나들의 쌍은 듀얼-채널 광학 스위치 네트워크를 통해 동시에 활성화될 수 있으며, Tx 안테나는 레이저 소스에 연결되고 Rx 안테나는 수신기에 연결된다. Tx 및 Rx 안테나들은 서로 인접하게 포지셔닝될 수 있으므로, 이들은 대략 동일한 원거리장(far-field) 각도를 가리킨다. Tx와 Rx 사이에는 광학 정렬이 필요하지 않다. 본 명세서에서 유사-모노스태틱 LiDAR로서 지칭되는 이 LiDAR 구성은 스퓨리어스 반사들을 제거하고, LiDAR의 동적 범위를 증가시킨다.
모노스태틱 이미징 LiDAR(100)의 한 예시적인 개략도가 도 1에 도시되어 있다. 광학 안테나들의 2차원(2D) 어레이를 갖는 포토닉 집적 회로(photonic integrated circuit)(PIC)(101)가 이미징 렌즈(102)의 초점면에 배치된다. PIC의 광학 스위치 네트워크는 한 번에 하나 이상의 광학 안테나(104)를 선택적으로 활성화한다. 각각의 활성화된 광학 안테나는 특정 방향으로 광을 송신하고(Tx), 동일한 안테나가 타겟으로부터 반사된 광을 수신한다(Rx). 이는, 타겟 1 및 타겟 2를 가리키는 2개의 별도의 광학 안테나로부터의 광학 빔 경로들에 의해 예시된 바와 같이, 광학 안테나의 측면 포지션(lateral position)과 원거리장 각도 사이의 일대일 매핑을 생성한다. 이는 본 명세서에서 모노스태틱 LiDAR로서 지칭되며, 여기서, 송신기와 수신기는 동일한 광학 안테나를 공유한다. Tx 및 Rx 원거리장 각도들은 자동으로 정렬되지만, LiDAR 수신기는 공유된 광학 경로 및 안테나의 잔류 반사들에 취약하다. 잔류 반사들은 광원(레이저)으로부터 타겟으로의 광학 경로에 있는 일부 요소들에 의해 야기되는 원치 않는 반사들을 포함할 수 있다. 이들 잔류 반사들은 수신기에도 전달될 수 있으며, 이들은 잠재적으로 실제 타겟 신호의 검출을 방해할 수 있다(특히 더 긴 거리들에 있는 약한 타겟 신호들의 경우).
유사-모노스태틱 이미징 LiDAR(200)의 개략도가 도 2에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 송신기 및 수신기는 송신 및 수신 안테나들에 피딩하기 위해 별도의 광학 안테나들 및 별도의 광학 도파관들을 사용한다. 따라서, 도 1의 실시예는 각각의 픽셀 위치에서의 안테나가 송신/수신 안테나의 조합을 포함하는 광학 안테나들의 어레이를 포함하였지만, 도 2의 실시예는 이미징 렌즈(202)의 초점면에서 각각의 픽셀에 대해 별도의 송신 안테나들(204a) 및 수신 안테나들(204b)을 갖는 광학 안테나들의 어레이를 갖는 PIC(201)를 포함한다. Tx 및 Rx 신호들 사이의 크로스토크(예를 들어, 하나의 채널로부터 다른 채널로의 신호들의 누출)를 최소화하기 위해, 광학 안테나들은 측면 방향으로(laterally)(X 또는 Y 방향) 또는 초점면에 수직으로(Z 방향), 또는 둘 다의 조합으로 PIC(200) 상에서 변위될 수 있다. 원거리장 각도는 안테나의 측면 포지션에 매핑되므로, 도 2의 광학 빔 경로들(206a 및 206b)에 의해 나타낸 바와 같이, Tx 및 Rx 원거리장 각도는 안테나들이 X 또는 Y 방향으로 변위될 때 약간 상이하다. 원거리장 각도의 차이는 대략 δr/f이며, 여기서, δr은 X-Y 평면의 광학 안테나들 사이의 거리이고, f는 렌즈의 초점 거리이다. δr은 매우 작기 때문에, Tx 및 Rx 안테나들의 순간 시야는 타겟들에서 상당한 중첩을 갖는다. 다른 실시예에서, Tx 및 Rx 광학 안테나들은 측면으로 변위되는 대신에 수직으로 적층될 수 있다. 이 경우, Tx 및 Rx 광학 안테나들은 정확히 동일한 방향을 가리키지만, 약간 상이한 발산 각도들을 갖는다. 광이 더 멀리 전파될수록, 광빔이 더 많이 확산되고 발산된다. Tx 안테나가 Rx 안테나와 수직으로 적층되는 이 예에서, Tx 안테나로부터의 타겟 거리는 Tx 및 Rx 안테나들 사이의 수직 변위에 의해 Rx 안테나로부터의 타겟 거리와 약간 상이하다. 분리는 대략 마이크로미터 정도이므로, 차이는 매우 작다.
프로그래밍가능한 광학 스위치 네트워크가 선택된 Tx 안테나를 레이저에, 동일한 쌍의 Rx 안테나를 수신기에 연결할 수 있다. 모노스태틱 안테나 어레이들을 연결하기 위한 적절한 프로그래밍가능한 광학 스위치 네트워크들이 본 명세서에 참조로 포함되는 미국 공개 공보 제US2021/0116778호에 의해 설명되었다. 도 3은 활성 행을 선택하기 위한 1xM 스위치(행 선택 스위치(308)) 및 광학 안테나(304)를 선택하기 위한 1xN 스위치(열 선택 스위치(310))를 사용하는 PIC(301) 상의 프로그래밍가능한 광학 네트워크를 예시한다(도 3은 광학 안테나들(304)의 MxN 어레이를 도시한다). 프로그래밍가능한 광학 네트워크는, 도시된 바와 같이, 수신기 및 레이저에 커플링될 수 있다. 레이저 광은 직접적으로 또는 변조기를 통해 변조되어 인테로게이팅 광을 생성한다. 펄스형 타임 오브 플라이트 시스템(pulsed time of flight system)에서, 레이저는 짧은(~나노초) 광학 펄스들을 생성하도록 변조되고, 수신기들은 애벌런치 포토다이오드들(avalanche photodiodes)(APD) 또는 단일 광자 애벌런치 다이오드들(single photon avalanche diodes)(SPAD)로 이루어진다. 주파수-변조 연속-파(FMCW) 시스템에서, 레이저 주파수는 시간에 따라 선형적으로 증가하거나 감소한다. 코히어런트 수신기들은 비트 주파수들(beat frequencies)을 추출하기 위해 p-i-n 포토다이오드들 또는 APD들의 (국부 발진기(local oscillator) 또는 LO라고 불리는) 레이저 광의 일부와 수신된 광 신호들을 혼합한다. p-i-n 포토다이오드들 또는 APD들은 종종 차동 신호(difference signal)들을 추출하기 위해 밸런스드 구성(balanced configuration)으로 배열된다. 이 시스템은 FMCW LiDAR 또는 코히어런트 LiDAR로서 지칭된다. 이 예에서, 1xM 스위치는 M개의 1x2 스위치를 포함하고, 1xN 스위치는 N개의 1x2 스위치를 포함한다. 다른 가능한 배열들이 미국 공개 공보 제US2021/0116778호에서 논의된다. 앞서 언급된 바와 같이, 이 실시예의 Tx 및 Rx는 광학 안테나뿐만 아니라, 도파관들, 광학 스위치들, 및 입력/출력 커플러(312)를 포함하는 공통 광학 경로도 공유한다. 이러한 컴포넌트들 중 임의의 것으로부터의 잔류 반사는 Tx 신호의 일부를 Rx 신호에 가산한다. Tx 신호가 훨씬 더 강하기 때문에, 반사는 스퓨리어스 신호들을 생성하고, 수신기의 증폭기들을 포화시킨다.
때로는 가장 강한 반사들이 공유된 입력/출력 커플러에서 발생한다. 일 실시예에서, 이 반사는, 도 4a의 실시예에 도시된 바와 같이, 2x1 커플러(416)에 의해 연결된 별도의 입력 포트(412) 및 출력 포트(414)를 사용함으로써 제거될 수 있다. 그러나, 이 구현에서는, 레이저 파워의 절반 및 수신된 신호의 절반이 2x1 커플러에서 손실된다.
도 4b는 주파수-변조 연속-파(FMCW) LiDAR들과 같은 코히어런트 LiDAR들(400)의 대안적인 실시예를 도시한다. 이 실시예는 레이저에 광학적으로 커플링된 2x2 커플러들(418)의 쌍, 가변 광 감쇠기(variable optical attenuator)(VOA)(420), 및 밸런스드 수신기(balanced receiver)를 포함한다. 레이저 파워(416)의 일부가 VOA(420)에 의해 감쇠되고, 국부 발진기(LO)로서 밸런스드 수신기에 라우팅된다. LO는 2x2 커플러(418)를 통해 수신기 신호(419)와 조합되어 밸런스드 수신기에 전송된다. 어느 경우든, LiDAR는 여전히 다른 컴포넌트들로부터의 잔류 반사들에 취약하다.
도 5a는 코히어런트 유사-모노스태틱 LiDAR(500)의 실시예를 도시한다. 송신 도파관(들)(522a) 및 수신 도파관(들)(522b)과 같은 2개의 별도의 도파관이 송신(Tx) 광학 안테나들(504a) 및 수신(Rx) 광학 안테나들(504b)을 연결하는 데 사용된다. 광학 신호들을 분배하기 위해, 광학 스위치 네트워크는 듀얼 채널 1x2 스위치들(524)을 사용하여 동일한 픽셀에서 Tx 광학 안테나들 및 Rx 광학 안테나들을 동시에 선택한다. 듀얼 채널 1x2 스위치들은 본질적으로 2개의 별도의 MEMS 광학 스위치이다. 이들은 항상 쌍들로 액추에이트되므로, 동일한 MEMS 액추에이터들을 공유할 수 있다. 광학 경로들은 물리적으로 분리되어 광학 반사들 또는 크로스토크를 억제한다. 레이저(526) 및 수신기 또는 코히어런트 수신기(528)는, 먼저 듀얼 채널 행-선택 스위치(508)를 활성화한 다음 듀얼 채널 열-선택 스위치(510)를 활성화함으로써, 각각, Tx 광학 안테나들 및 Rx 광학 안테나들에 연결된다. 여기서, 레이저 파워의 작은 부분은 1x2 커플러(530)에 의해 국부 발진기(LO)로서 탭 오프되고, (LO의 광 파워를 감소시키는) 가변 광학 감쇠기(VOA)(532)를 통해 코히어런트 수신기(528)로 전송된다. 레이저 및 1x2 커플러로부터의 다른 분할된 광은 타겟 신호이고, 이는 송신 광학 안테나(들)를 통해 타겟에 전송되며, 타겟으로부터 반사된 광은 수신 광학 안테나(들)에 의해 수신되어 코히어런트 수신기(528)에 전송되어 LO 광과 혼합(간섭)된다. 이 커플러(530)의 커플링 비율은 코히어런트 수신기에 최적의 파워(예를 들어, 526으로부터의 레이저 파워의 1%)를 제공하도록 선택된다. 도시된 바와 같이, 가변 광학 감쇠기(VOA)는 LO 파워를 미세하게 제어하기 위해 추가될 수 있다.
도 5b는 도 5a에 설명된 듀얼 채널 1x2 스위치(524)의 일 예를 확대한 도면이다. 이 실시예에서, 스위치(524)는 MEMS 스위치로서 구현된다. 도시된 바와 같이, 스위치(524)는 송신 도파관(들)(522a) 및 수신 도파관(들)(522b)(도 5a에 설명된 동일한 요소들에 대응함)에 광학적으로 커플링된 복수의 커플러 도파관들(523)을 포함할 수 있다. 스위치(524)는 복수의 커플러 도파관들(523)에 연결된 복수의 MEMS 전극들(525) 및 MEMS 스프링들(527)을 더 포함할 수 있다. MEMS 전극들과 기판 상의 매치되는 고정된 전극들 사이에 전압을 인가함으로써, 커플러 도파관들은 에바네슨트 커플링(evanescent coupling)을 통해 송신 및 수신 도파관들에 근접하게 풀다운될 것이다. 이 실시예는 정전(electrostatic) 액추에이터들을 사용하지만, 열(thermal), 전열(electrothermal), 자기(magnetic), 전자기(electromagnetic,), 압전(piezoelectrical) 액추에이터들을 포함하되, 이에 제한되지 않는 다른 MEMS 액추에이터들도 사용될 수 있다. MEMS 전극들 및 MEMS 스프링들의 동작은 커플러 도파관들이 송신 및 수신 도파관들과 각각 통신하게 하거나 통신하지 못하게 한다. 따라서, 스위치(524)는 원하는 경우 송신/수신 도파관들로부터 광 에너지를 송신하도록 선택적으로 제어될 수 있다. 듀얼 채널 스위치는 MEMS 액추에이터들 및 기계식 스프링들과 같은 많은 공통 구조물들을 공유하므로, 2개의 별도의 스위치보다 더 컴팩트하다. 더 작은 풋프린트는 고밀도 어레이들 및 고해상도 이미징 LiDAR들에 유리하다. 이 실시예에서는 2개의 채널만 도시되어 있지만, 설계는 더 높은 채널 카운트로 확장될 수 있다.
코히어런트 검출기 또는 수신기(528)의 일 실시예가 도 5c에 상세히 도시되어 있다. 수신된 광학 신호는 2x2 커플러(534)에서 국부 발진기(LO)와 혼합되어 밸런스드 포토다이오드들(536)의 쌍에 의해 검출된다. 타겟의 거리 및 속도를 추출하기 위해 광전류(photocurrent)의 차이가 증폭되어 프로세싱된다. 일 예에서, 전류는 전자 수신기 회로부(electronic receiver circuitry)(예를 들어, 트랜스-임피던스 증폭기(trans-impedance amplifier, TIA))에 의해 증폭되고, 정보는 ASIC, FPGA 등과 같은 디지털 신호 프로세서들에 의해 디지털화 및 프로세싱된다.
도 5d에 도시된 다른 실시예에서, 코히어런트 수신기(528)는 신호의 동위상(I) 및 직교위상(Q) 컴포넌트들 둘 다를 검출하기 위한 밸런스드 I/Q 검출기를 포함한다. 여기서는, 2x4 90° 광학 하이브리드(538)가 수신된 광학 신호와 LO의 네 가지 상이한 조합을 생성하는 데 사용된다. 비트 신호의 I 및 Q 컴포넌트들 각각을 추출하기 위해 밸런스드 광 검출기들(536)의 쌍이 사용된다.
이 예에서는 코히어런트 LiDAR가 사용되지만, 펄스형 LiDAR에도 동일한 아키텍처가 사용될 수 있다. 그 경우, LO 부분이 요구되지 않고, 코히어런트 수신기는 포토다이오드 또는 애벌런치 포토다이오드(APD)와 그 뒤의 증폭기들에 의해 대체될 수 있다.
이미징 LiDAR의 동작 속도를 높이기 위해 다수의 레이저들 및 검출기들이 사용될 수 있다. 도 6a에서는, 코히어런트 수신기(628)가 어레이의 각각의 픽셀(642)에 통합된다. 설명의 목적들을 위해, 여기서는 픽셀을 송신 안테나(604a), 수신 안테나(604b), 코히어런트 수신기(628), 1x2 커플러(640), 및 스위치(624)(단일 채널)를 포함하는 것으로서 참조한다. 도시된 바와 같이, 아키텍처는 픽셀들의 어레이를 포함할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이 광학 스위칭 네트워크에 의해 선택된 픽셀에 레이저 파워가 전달된다. 코히어런트 검출기 외에도, 픽셀은 Tx 광학 안테나(604a), Rx 광학 안테나(604b), 및 1x2 커플러(640)를 포함한다. 각각의 픽셀 위치에서의 1x2 커플러는 각각의 개개의 코히어런트 수신기에 대한 국부 발진기(LO)로서 레이저(626)로부터의 광학 파워의 작은 부분을 탭한다. 이 아키텍처에서는, 프로그래밍가능한 광학 네트워크가 선택된 픽셀에만 레이저 파워를 전달하고 있기 때문에, 단일 채널 스위치들(624)만 필요하다. 수신된 광학 신호는 픽셀 레벨에서 전기 신호로 컨버팅된다. 전기 신호는 다양한 방식들로 수집될 수 있다. 가장 간단한 경우, 모든 신호들이 공통 신호 프로세서에 전송되기 전에 함께 가산될 수 있다. 대안적으로, 검출된 신호들은 픽셀들의 서브-그룹, 예를 들어, 단일 행 또는 단일 열, 또는 행의 일부 또는 열의 일부, 또는 행들 및 열들의 일부에 스패닝(spanning)되어 있는 픽셀 블록에 걸쳐 합산될 수 있다.
다른 실시예에서는, 행/열 어드레싱 회로가 활성 픽셀로부터 검출된 신호를 판독하는 데 사용될 수 있다. 검출기 어드레싱 회로는 프로그래밍가능한 광학 네트워크와 동기화되어 동일한 픽셀을 선택할 수 있다. 모든 경우들에서, 신호 대 잡음 비들을 개선하고 동작 속도를 증가시키기 위해 픽셀 또는 픽셀들의 서브-그룹에 전치-증폭기(pre-amplifier)를 통합하는 것이 유리할 수 있다.
대안적으로, 각각의 픽셀에 코히어런트 수신기를 갖는 대신에, 코히어런트 수신기(628) 및 1x2 커플러(640)는, 도 6b에 예시된 바와 같이, 픽셀 블록에 의해 공유될 수 있다. 스위치들(624)(듀얼 채널)의 네트워크가 송신 안테나들(604a) 및 수신 안테나들(604b)에 도파관들을 커플링할 수 있다. 이 실시예에서는, 도시된 바와 같이, 레이저 또는 광 신호를 다수의 어레이들로 피딩될 수 있는 다수의 신호들로 분할하기 위해 스플리터(644)가 사용될 수 있다. 이는 픽셀의 복잡성을 단순화하여, 동일한 영역에 더 높은 밀도의 픽셀들이 통합되도록 허용한다. 이는 감지 영역의 사이즈를 증가시키지 않고도 LiDAR의 해상도를 증가시킬 것이다. 감지 영역이 더 클수록 일반적으로 더 큰 광학 렌즈를 요구한다. 이 예에서, 레이저 파워는 통합된 광학 스플리터에 의해 각각의 블록에 분배된다.
도 6c 및 도 6d의 실시예에 도시된 바와 같이 광학 스플리터와 픽셀들 사이에 광학 증폭기들(639)이 삽입될 수 있다. 광학 증폭기들은 광학 스플리터 뒤에(도 6c) 또는 1x2 커플러들 뒤에(도 6d) 배치될 수 있다.
대안적으로, 도 6b의 실시예에 도시된 바와 같이 스플리터를 사용하는 대신에, 각각의 픽셀로부터 방출되는 광학 파워를 증가시키기 위해 다수의 레이저들(626)이 채택될 수 있다. 도 6e에 도시된 실시예에서는, 하나의 레이저 및 하나의 코히어런트 수신기(628)가 각각의 픽셀 블록에 사용된다. 일반적으로, 임의의 수의 레이저들 및 임의의 수의 검출기들이 프로그래밍가능한 광학 안테나 어레이와 사용될 수 있다.
광학 안테나들 및 프로그래밍가능한 광학 네트워크는, 예를 들어, 실리콘 포토닉스 기술 또는 실리콘 질화물(silicon nitride), 실리카(silica) 또는 III-V 재료들에 기초한 다른 PIC 플랫폼들을 사용하여 단일 포토닉 집적 회로에 통합될 수 있다. 레어저들 및 검출기들은 동일한 PIC(701)에 통합되거나(도 7a) 또는 칩 밖에 위치되고 섬유들 또는 다른 도파관들에 의해 연결될 수 있다(도 7b 및 도 7c). 다른 실시예에서, 레이저들 및 검출기들은 III-V PIC와 같은 제1 PIC(701a)에 통합되고, 어레이 및 다른 컴포넌트들은 제2 PIC(701b)에 통합되고, 2개의 PIC는 서로 직접 커플링되거나(도 7d) 광섬유들에 의해 연결된다. 다른 실시예에서, 2개의 PIC는 렌즈들 또는 렌즈 어레이들과 같은 자유-공간 광학 요소들을 통해 서로 커플링될 수 있다. 레이저들과 PIC(701b) 사이에 광학 아이솔레이터(optical isolator)들이 삽입되어 레이저들에 대한 바람직하지 않은 반사들을 억제할 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 각각의 픽셀에 대한 송신 광학 안테나 및 수신 광학 안테나는 X/Y 방향으로(나란히) 또는 Z 방향으로(수직으로 적층되어) 오프셋되어 Tx 및 Rx 신호들 사이의 크로스토크를 최소화할 수 있다. Tx 안테나(604a) 및 Rx 안테나(604b)는 나란히 통합되거나(도 8a) 또는 수직으로 적층될 수 있다(도 8b). 이미징 LiDAR는 초점면의 각각의 측면 위치를 상이한 원거리장 각도에 매핑하므로, Tx 및 Rx 각도들 사이에 작은 오프셋이 있다. 이 각도는 충분히 작으며, 여전히 타겟들에서 중첩되어야 한다. 각도 오프셋을 감소시키기 위해, 도 8b에 도시된 바와 같이, Tx 및 Rx 안테나들은 수직으로 적층될 수 있다. 이 실시예에서, Tx 및 Rx 안테나들은 직교 편파들로 동작하도록 설계된다. 이들은 안테나들 사이의 크로스토크를 최소화하기 위해 상이한 광학 레이어들에 제작된다.
수직으로 적층된 안테나들의 일 실시예가 도 9a 내지 도 9c에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 각각의 안테나는 하나의 편파에서 동작하도록 설계된다. 도시된 바와 같이, 송신 광학 안테나(904a)는 제1 편파에서 동작하도록 설계되고, 수신 광학 안테나는 송신 광학 안테나에 대해 90도 회전되어, 직교 또는 제2 편파에서 송신 또는 수신할 것이다. 도 9a 및 도 9b는 송신 및 수신 안테나들을 별도로 도시하고, 도 9c는 안테나들이 서로에 대해 직교 회전되고 수직으로 적층된 것을 도시한다. 안테나들은 안테나들 사이의 크로스토크를 최소화하기 위해 수직 방향으로(렌즈의 광축을 따라) 거리 Δz(대략 마이크로미터들 정도)만큼 분리되어 있다. 수직으로 적층된 안테나들의 다른 실시예에서, 2개의 광학 안테나는 각각 Tx 및 Rx에 대해 2개의 직교 편파에서 동작하도록 설계되며, 여기서, 2개의 안테나는 90도 회전 없이 평행하게 정렬된다(도 9d 내지 도 9f).
도 10에 도시된 바와 같이, 이미징 LiDAR의 일 실시예는 안테나들(예를 들어, Tx 안테나들(1004a) 및 Rx 안테나들(1004b))과 타겟들 사이에 1/4-파장 플레이트(1046)를 채택한다. 1/4-파장 플레이트는 렌즈(1002)의 앞이나 뒤에 삽입될 수 있다. 이 실시예에서, Tx 및 Rx 안테나들은 직교 편파들을 갖는다. 방출된 광은 1/4-파장 플레이트를 통과한다. 타겟으로부터 반사된 광은 Rx 안테나에 도달하기 전에 다시 1/4-파장 플레이트를 통과한다. 편파는 Rx 안테나에 도달할 때 90도 회전된다. 이 실시예는 광학 경로에서 최소 광학 손실들을 갖는다.
이미징 LiDAR의 또 다른 실시예는 편파-다이버시티 수신기(polarization-diversity receiver)들을 사용한다. 때로는 타겟으로부터 반사된 광이 탈편파화(depolarized)되기도 한다. 편파-다이버시티 수신기는 두 편파 모두에서 반사된 광을 캡처할 수 있을 것이다. 이 실시예에서, 광은 하나의 편파로 방출되지만, Rx는 2개의 안테나를 가지며, 하나는 방출된 광의 것과 평행한 편파를 갖고 다른 하나는 직교 편파를 갖는다. 각각의 안테나의 출력은 레이저로부터 탭 오프된 LO와 혼합되어 그 자체의 코히어런트 수신기에 의해 검출된다.
본 명세서에서 설명되는 시스템들 및 방법들은, 예를 들어, 다수의 방향들에서 범위(거리) 측정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 추가적으로, 본 명세서에서 설명되는 시스템들 및 방법들은 3D 포인트 클라우드들의 측정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 3D 포인트 클라우드 측정의 프레임 레이트 또는 속도는 동시에 다수의 픽셀들에서 턴온함으로써 증가될 수 있다. 일부 예들에서, 이러한 다수의 픽셀들은 광학 스플리터를 통해 동일한 레이저에 의해 파워를 공급받을 수 있다. 다른 실시예들에서, 다수의 픽셀들은 별도의 레이저들에 의해 파워를 공급받을 수 있다.
본 발명과 관련된 추가적인 세부 사항들에 관해서는, 재료들 및 제조 기술들이 관련 기술 분야의 통상의 기술자들의 레벨 내에서 채택될 수 있다. 일반적으로 또는 논리적으로 채택되는 추가 액트들의 측면에서 본 발명의 방법-기반 양태들에 대해서도 마찬가지일 수 있다. 또한, 설명된 본 발명의 변형들의 임의의 임의적인 피처가 독립적으로, 또는 본 명세서에서 설명된 피처들 중 임의의 하나 이상과 조합하여 설명되고 청구될 수 있다는 것이 고려된다. 마찬가지로, 단일 아이템에 대한 언급은 복수의 동일한 아이템들이 존재할 가능성을 포함한다. 보다 구체적으로, 본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들("a", "and", "said", 및 "the")은 문맥상 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시물들을 포함한다. 임의의 임의적인 요소를 배제하기 위해 청구범위가 작성될 수 있다는 점에 추가로 유의한다. 따라서, 이 진술은 "부정적(negative)" 제한의 사용, 또는 청구항 요소들의 인용과 관련하여 "유일하게(solely)", "만(only)" 등과 같은 이러한 독점적 용어의 사용을 위한 선행 기반으로서 역할하도록 의도된다. 본 명세서에서 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 발명의 폭은 대상 명세서에 의해 제한되지 않고, 오히려 채택되는 청구범위 용어들의 명백한 의미에 의해서만 제한되어야 한다.
Claims (20)
- 유사-모노스태틱 이미징 LiDAR 시스템(pseudo-monostatic imaging LiDAR system)으로서,
렌즈;
적어도 하나의 광 방출기;
적어도 하나의 광 검출기;
각각 송신 광학 안테나(transmit optical antenna) 및 수신 광학 안테나(receive optical antenna)를 포함하는 복수의 페어링된 광학 안테나들; 및
상기 적어도 하나의 광 방출기로부터 선택된 송신 광학 안테나로의 제1 광 경로를 제공하도록 구성된 프로그래밍가능한 광학 네트워크 - 상기 프로그래밍가능한 광학 네트워크는 상기 선택된 송신 광학 안테나에 페어링된 수신 광학 안테나로부터 상기 적어도 하나의 광 검출기로의 별도의 제2 광 경로를 제공하도록 추가로 구성됨 -
를 포함하고,
상기 복수의 페어링된 광학 안테나들은 상기 렌즈의 초점면에 또는 그 주위에 포지셔닝되는, 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 복수의 페어링된 광학 안테나들 및 상기 프로그래밍가능한 광학 네트워크는 포토닉 집적 회로(photonic integrated circuit)에 통합되는, 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광 방출기는 주파수-변조 연속-파(frequency-modulated continuous-wave) 레이저이고, 상기 적어도 하나의 광 검출기는 밸런스드 광 검출기(balanced photodetector)들 또는 동위상/직교위상 이중 밸런스드 광 검출기(in-phase/quadrature double balanced photodetector)들을 포함하는 코히어런트 광학 수신기(coherent optical receiver)이고, 상기 적어도 하나의 광 방출기의 일부는 상기 코히어런트 수신기의 국부 발진기(local oscillator)를 생성하기 위해 1x2 커플러에 의해 탭 오프되는(tapped off), 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광 검출기는 픽셀에 통합되고, 상기 픽셀은:
1x2 광학 스위칭 유닛;
국부 발진기를 생성하기 위해 상기 적어도 하나의 광 방출기의 출력의 일부를 분할하기 위한 1x2 커플러;
송신 광학 안테나;
페어링된 수신 광학 안테나; 및
적어도 하나의 수신 광학 안테나 및 상기 국부 발진기로부터 광학 신호들을 수신하도록 구성된 코히어런트 수신기
를 포함하는, 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광 검출기는 복수의 픽셀들에 의해 공유되고, 각각의 픽셀은:
상기 선택된 송신 광학 안테나;
상기 선택된 송신 광학 안테나에 페어링된 수신 광학 안테나;
상기 선택된 송신 광학 안테나에의 광학 버스 도파관(optical bus waveguide) 및 상기 선택된 송신 광학 안테나에 페어링된 수신 광학 안테나에 연결된 제2 광학 버스 도파관을 연결하는 2개의 병렬 스위치를 포함하는 듀얼-채널 1x2 광학 스위치
를 포함하고,
상기 프로그래밍가능한 광학 네트워크는 적어도 하나의 광 방출기로부터 상기 선택된 송신 광학 안테나로의 광 경로 및 상기 선택된 송신 광학 안테나와 페어링된 수신 광학 안테나로부터 상기 적어도 하나의 광 검출기로의 물리적으로 별도인 광 경로를 제공하도록 프로그래밍되는, 시스템. - 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광 방출기로부터의 광학 에너지는 광학 스플리터(optical splitter) 또는 광학 증폭기(optical amplifier)를 통해 다수의 선택된 픽셀들에 전달되는, 시스템.
- 제5항에 있어서, 각각의 픽셀 그룹에 대해 별도의 광 방출기가 사용되는, 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광 방출기 또는 상기 적어도 하나의 광 검출기, 또는 둘 다는 포토닉 집적 회로에 통합되는, 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광 방출기 또는 상기 적어도 하나의 광 검출기, 또는 둘 다는 별도의 제2 포토닉 집적 회로에 통합되고, 상기 포토닉 집적 회로에 커플링되는, 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광 방출기 또는 상기 적어도 하나의 광 검출기, 또는 둘 다는 광섬유들, 폴리머 도파관들, 다른 유형의 도파관들에 의해 상기 포토닉 집적 회로에 연결되거나, 또는 자유-공간을 통해 렌즈들 또는 격자 커플러(grating coupler)들과 같은 광학 요소들과 커플링되는, 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 페어링된 광학 안테나들의 송신 광학 안테나 및 수신 광학 안테나는 동일한 광학 레이어에 나란히 있는, 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 페어링된 광학 안테나들의 송신 광학 안테나 및 수신 광학 안테나는 별도의 광학 레이어들에 수직으로 통합되는, 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 페어링된 광학 안테나들의 송신 광학 안테나 및 수신 광학 안테나는 직교 편파(orthogonal polarization)들을 갖고, 상기 시스템은 상기 광학 렌즈 앞에 또는 뒤에 배치된 1/4-파장 플레이트(quarter-wave plate)를 더 포함하는, 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 페어링된 광학 안테나들의 각각의 수신 광학 안테나는 직교 편파들을 갖는 2개의 안테나를 포함하고, 상기 직교 편파들 둘 다에서 반사된 광학 신호들을 검출하도록 구성되는, 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 프로그래밍가능한 광학 네트워크는 하나 이상의 MEMS(micro-electro-mechanical system) 액추에이터(actuator), 또는 전기-광학(electro-optic) 또는 열-광학(thermo-optic) 위상 변조기들을 갖는 마하-젠더 간섭계(Mach-Zehnder interferometer)들, 또는 전기-광학 또는 열-광학 위상 변조기들을 갖는 마이크로링 공진기(microring resonator)들에 의해 제어되는, 시스템.
- LiDAR 이미징을 수행하는 방법으로서,
적어도 하나의 광 방출기로부터 프로그래밍가능한 광학 네트워크의 페어링된 광학 안테나의 선택된 송신 광학 안테나로의 제1 광 경로를 제공하도록 상기 프로그래밍가능한 광학 네트워크를 제어하는 단계;
상기 선택된 송신 광학 안테나에 페어링된 수신 광학 안테나로부터 적어도 하나의 광 검출기로의 별도의 제2 광 경로를 제공하도록 상기 프로그래밍가능한 광학 네트워크를 제어하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제16항에 있어서, 상기 프로그래밍가능한 광학 네트워크를 제어하는 단계는 하나 이상의 MEMS 스위치를 액추에이트하는(actuating) 단계를 포함하는, 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 하나 이상의 MEMS 스위치를 액추에이트하는 단계는 상기 하나 이상의 MEMS 스위치 내에 배치된 하나 이상의 전극을 에너자이즈하는(energizing) 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제16항에 있어서, 광학 스플리터를 통해 상기 적어도 하나의 광 방출기로부터의 광학 에너지를 다수의 선택된 픽셀들에 전달하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제16항에 있어서, 다수의 픽셀들의 범위 측정들을 결합함으로써 3차원 이미지들이 취득되는, 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202163186748P | 2021-05-10 | 2021-05-10 | |
| US63/186,748 | 2021-05-10 | ||
| PCT/US2022/018949 WO2022240470A1 (en) | 2021-05-10 | 2022-03-04 | Pseudo monostatic lidar with two-dimensional silicon photonic mems switch array |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240031228A true KR20240031228A (ko) | 2024-03-07 |
Family
ID=83900371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020237042652A KR20240031228A (ko) | 2021-05-10 | 2022-03-04 | 2차원 실리콘 포토닉 MEMS 스위치 어레이를 갖는 유사 모노스태틱 LiDAR |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11754683B2 (ko) |
| EP (1) | EP4337987A1 (ko) |
| JP (1) | JP2024517315A (ko) |
| KR (1) | KR20240031228A (ko) |
| CN (1) | CN117425837A (ko) |
| WO (1) | WO2022240470A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230126802A1 (en) * | 2021-10-22 | 2023-04-27 | Oam Photonics Llc | Chip-scale receiver and method for free space optical coherent communications |
Family Cites Families (83)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5648603A (en) | 1979-09-28 | 1981-05-01 | Fujitsu Ltd | Photoswitch |
| US5543805A (en) | 1994-10-13 | 1996-08-06 | The Boeing Company | Phased array beam controller using integrated electro-optic circuits |
| JP3386930B2 (ja) | 1995-06-22 | 2003-03-17 | 株式会社日立製作所 | 光スイッチ装置 |
| EP0831344B1 (de) | 1996-09-20 | 2003-02-26 | Infineon Technologies AG | Anordnung aus zwei auf der Oberfläche eines Substrates integrierten optischen Wellenleitern |
| FR2760850B1 (fr) | 1997-03-13 | 1999-04-16 | Alsthom Cge Alcatel | Procede de fabrication de circuits optiques integres permettant de minimiser les pertes optiques de couplage |
| JP3003853B2 (ja) | 1997-09-09 | 2000-01-31 | 本田技研工業株式会社 | ブリッジ構造を有するセンサ |
| IL128764A0 (en) * | 1999-03-01 | 2000-01-31 | Gou Lite Ltd | Polarization detector |
| US6522427B1 (en) | 1999-09-21 | 2003-02-18 | Seiko Epson Corporation | Color table manipulations for contour reduction |
| IL133453A0 (en) | 1999-12-10 | 2001-04-30 | Shellcase Ltd | Methods for producing packaged integrated circuit devices and packaged integrated circuit devices produced thereby |
| US6925218B2 (en) | 2000-05-26 | 2005-08-02 | Vitesse Semiconductor Corporation | Control techniques and devices for an optical switch array |
| US20030108274A1 (en) | 2000-08-22 | 2003-06-12 | Dan Haronian | Mode coupled optomechanical devices |
| EP1191373A1 (en) | 2000-09-20 | 2002-03-27 | Corning Incorporated | Method of simultaneously etching waveguides and intersecting trenches for a switching matrix application |
| US6805286B2 (en) | 2001-02-20 | 2004-10-19 | Cubic Corporation | Dual magazine recirculating transport |
| US6944361B2 (en) | 2001-04-13 | 2005-09-13 | Gazillion Bits, Inc. | Electrically controllable integrated optical cross-connect |
| US6970619B2 (en) | 2001-05-21 | 2005-11-29 | Lucent Technologies Inc. | Mechanically tunable optical devices such as interferometers |
| US6760512B2 (en) | 2001-06-08 | 2004-07-06 | Hrl Laboratories, Llc | Electro-optical programmable true-time delay generator |
| US6842563B2 (en) | 2001-10-22 | 2005-01-11 | Oplux, Inc. | Waveguide grating-based wavelength selective switch actuated by micro-electromechanical system |
| US6683711B2 (en) | 2001-10-22 | 2004-01-27 | Integrated Optics Communications Corporation | Wavelength selective light source using Bragg-grating |
| US7298555B2 (en) | 2001-12-07 | 2007-11-20 | The Boeing Company | Optical beam steering using small angle beam steering device |
| US20030108290A1 (en) | 2001-12-10 | 2003-06-12 | Jianjun Zhang | Optical add/drop devices employing waveguide grating-based wavelength selective switches |
| US6912336B2 (en) | 2002-03-15 | 2005-06-28 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical switch device |
| EP1506633A2 (en) | 2002-05-20 | 2005-02-16 | Metconnex Canada Inc. | Reconfigurable optical add-drop module, system and method |
| US20030231821A1 (en) | 2002-06-13 | 2003-12-18 | Clarke William L. | Integrated optical crossbar switch |
| GB0223512D0 (en) * | 2002-10-10 | 2002-11-13 | Qinetiq Ltd | Bistatic laser radar apparatus |
| JP4534448B2 (ja) | 2003-08-21 | 2010-09-01 | 横河電機株式会社 | マトリックス光スイッチ |
| WO2006077641A1 (ja) | 2005-01-20 | 2006-07-27 | Fujitsu Limited | 光導波路デバイス及び半導体デバイス |
| US8032027B2 (en) | 2005-07-25 | 2011-10-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Wide free-spectral-range, widely tunable and hitless-switchable optical channel add-drop filters |
| US7295375B2 (en) | 2005-08-02 | 2007-11-13 | International Business Machines Corporation | Injection molded microlenses for optical interconnects |
| US8168939B2 (en) | 2008-07-09 | 2012-05-01 | Luxtera, Inc. | Method and system for a light source assembly supporting direct coupling to an integrated circuit |
| EP2517058B1 (en) | 2009-12-21 | 2020-07-15 | Hewlett-Packard Enterprise Development LP | Circuit switched optical interconnection fabric |
| US9303989B2 (en) | 2010-02-23 | 2016-04-05 | Ben-Gurion University Of The Negev | System and method for providing 3D imaging |
| US8909007B2 (en) | 2010-10-29 | 2014-12-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Circuit switchable optical device |
| US8938142B2 (en) | 2010-12-15 | 2015-01-20 | Cisco Technology, Inc. | Silicon-based opto-electronic integrated circuit with reduced polarization dependent loss |
| US8548291B2 (en) | 2010-12-29 | 2013-10-01 | Alcatel Lucent | Optical amplifier for multi-core optical fiber |
| JP2014534462A (ja) | 2011-10-07 | 2014-12-18 | シンガポール国立大学Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ | Ｍｅｍｓ型ズームレンズシステム |
| DK2771733T3 (en) | 2011-10-28 | 2018-11-19 | Neophotonics Corp | SCALABLE OPTICAL SWITCHES AND SWITCH MODULES |
| WO2014089454A2 (en) | 2012-12-07 | 2014-06-12 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Systems and methods for graphene photodetectors |
| US9476981B2 (en) | 2013-01-08 | 2016-10-25 | Massachusetts Institute Of Technology | Optical phased arrays |
| EP3388892A1 (en) * | 2013-01-08 | 2018-10-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Optical phased arrays |
| KR20140096918A (ko) | 2013-01-29 | 2014-08-06 | 삼성전자주식회사 | 온도 무의존성 도파로 및 그 제조 방법 |
| CN111190246B (zh) | 2013-05-22 | 2022-03-29 | 菲尼萨公司 | 光学系统中像差校正的系统的方法 |
| CN105431773B (zh) | 2013-07-30 | 2018-10-26 | 诺基亚技术有限公司 | 用于产生和/或接收光束的装置和方法 |
| US9800332B2 (en) | 2013-12-27 | 2017-10-24 | Space Photonics, Inc. | Acquisition, tracking, and pointing apparatus for free space optical communications with moving focal plane array |
| US10061085B2 (en) | 2014-01-11 | 2018-08-28 | The Regents Of The University Of California | Silicon-photonics-based optical switch |
| US9013790B1 (en) | 2014-06-12 | 2015-04-21 | Google Inc. | High contrast rear projection screen for use with a diverging illumination source |
| EP3218748B1 (en) | 2014-11-11 | 2023-01-04 | Finisar Corporation | Two-stage adiabatically coupled photonic systems |
| KR20160142252A (ko) | 2015-06-02 | 2016-12-12 | 럭스테라, 인코포레이티드 | 스티칭에 의한 대형 실리콘 포토닉 인터포저에 대한 방법 및 시스템 |
| US9778421B2 (en) | 2015-10-14 | 2017-10-03 | Nistica, Inc. | Large scale optical switch using asymmetric 1×2 elements |
| US9992474B2 (en) | 2015-12-26 | 2018-06-05 | Intel Corporation | Stereo depth camera using VCSEL with spatially and temporally interleaved patterns |
| WO2017132568A1 (en) | 2016-01-29 | 2017-08-03 | University Of Florida Research Foundation, Incorporated | Organic light-emitting diodes comprising grating structures and light extraction layers |
| US9977152B2 (en) | 2016-02-24 | 2018-05-22 | Hong Kong Beida Jade Bird Display Limited | Display panels with integrated micro lens array |
| US10924638B2 (en) | 2016-06-27 | 2021-02-16 | Intel Corporation | Compact, low cost VCSEL projector for high performance stereodepth camera |
| EP3510441B1 (en) | 2016-09-09 | 2021-03-31 | The Regents of The University of California | Silicon-photonics-based optical switch with low polarization sensitivity |
| JP6520879B2 (ja) * | 2016-09-23 | 2019-05-29 | 株式会社豊田中央研究所 | スイッチ式光アンテナ、スイッチ式光アンテナアレイ、および光走査装置 |
| US10203431B2 (en) | 2016-09-28 | 2019-02-12 | Ricoh Company, Ltd. | Microlens array, image display apparatus, object apparatus, and mold |
| KR102251273B1 (ko) | 2016-12-16 | 2021-05-14 | 더 차레스 스타크 드레이퍼 래보레이토리, 인코포레이티드 | 전 고체 광학 송/수신 단말기 |
| CN108415205B (zh) | 2017-02-09 | 2022-11-04 | 松下知识产权经营株式会社 | 光扫描设备、光接收设备以及光检测系统 |
| EP3589974A2 (en) * | 2017-03-01 | 2020-01-08 | Pointcloud Inc. | Modular three-dimensional optical sensing system |
| US10338321B2 (en) * | 2017-03-20 | 2019-07-02 | Analog Photonics LLC | Large scale steerable coherent optical switched arrays |
| EP3635460B1 (en) | 2017-06-07 | 2021-12-08 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Integrated mems switches for selectively coupling light in and out of a waveguide |
| EP3711123A4 (en) | 2017-11-16 | 2021-08-25 | Princeton Optronics, Inc. | STRUCTURED LIGHT ILLUMINATORS INCLUDING AN OPTICAL ELEMENT OF MAIN RAY CORRECTOR |
| FR3074308B1 (fr) | 2017-11-24 | 2020-05-01 | Safran Electronics & Defense | Module optique pour telemetre laser monostatique ou quasi-monostatique |
| WO2019108833A1 (en) | 2017-11-30 | 2019-06-06 | The Regents Of The University Of California | Wafer-scale-integrated silicon-photonics-based optical switching system and method of forming |
| FR3074587B1 (fr) | 2017-12-06 | 2020-01-03 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Puce photonique a repliement de trajet optique et structure de collimation integree |
| US11061234B1 (en) | 2018-02-01 | 2021-07-13 | Facebook Technologies, Llc | Depth camera assembly based on near infra-red illuminator |
| JP7114749B2 (ja) * | 2018-06-19 | 2022-08-08 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | Ｍｅｍｓ作動垂直カプラアレイに基づくビーム誘導システム |
| US11579253B2 (en) * | 2018-11-09 | 2023-02-14 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Dual-polarization LiDAR systems and methods |
| DE102018221875A1 (de) * | 2018-12-17 | 2020-06-18 | Robert Bosch Gmbh | Optisches System |
| DE102018222721A1 (de) | 2018-12-21 | 2020-06-25 | Robert Bosch Gmbh | LIDAR-Sensor für ein LIDAR-System |
| CN113795773A (zh) | 2019-03-08 | 2021-12-14 | 欧司朗股份有限公司 | 用于lidar传感器系统的部件，lidar传感器系统，lidar传感器装置，用于lidar传感器系统的方法和用于lidar传感器装置的方法 |
| CN109991582B (zh) * | 2019-03-13 | 2023-11-03 | 上海交通大学 | 硅基混合集成激光雷达芯片系统 |
| US11581698B2 (en) | 2019-03-18 | 2023-02-14 | Ricoh Company, Ltd. | Optical device, lighting apparatus, measuring apparatus, part-inspecting apparatus, robot, electronic device, and movable object |
| KR20210141709A (ko) * | 2019-03-29 | 2021-11-23 | 아워스 테크놀로지, 엘엘씨. | 주파수 변조 연속파 광 감지 및 거리 측정을 위한 스위칭 가능한 코히런트 픽셀 어레이 |
| US20220236384A1 (en) | 2019-08-13 | 2022-07-28 | Apple Inc. | Focal plane optical conditioning for integrated photonics |
| US10823913B1 (en) | 2019-09-27 | 2020-11-03 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Optical switch controllable by vertical motion MEMS structure |
| DE102020110142A1 (de) * | 2020-04-14 | 2021-10-14 | Scantinel Photonics GmbH | Vorrichtung und Verfahren zur scannenden Messung des Abstands zu einem Objekt |
| EP3910365A1 (en) * | 2020-05-14 | 2021-11-17 | Nxp B.V. | Antenna system and method of operating an antenna system |
| WO2021252444A1 (en) | 2020-06-08 | 2021-12-16 | Pointcloud Inc. | Microlens array lidar system |
| US20220003842A1 (en) * | 2020-07-02 | 2022-01-06 | Robert Bosch Gmbh | Lidar Module With Monolithic Array |
| CN115428152A (zh) | 2020-07-17 | 2022-12-02 | 华为技术有限公司 | 一种单光子雪崩二极管及其制造方法、光检测器件及系统 |
| US11675063B2 (en) * | 2020-09-04 | 2023-06-13 | Ours Technology, Llc | Beam displacement apparatus for light detection and ranging |
| US20220214503A1 (en) | 2021-01-07 | 2022-07-07 | Digilens Inc. | Grating Structures for Color Waveguides |
| US20220291461A1 (en) | 2021-03-11 | 2022-09-15 | Nubis Communications, Inc. | Optical fiber-to-chip interconnection |
-
2022
- 2022-03-04 WO PCT/US2022/018949 patent/WO2022240470A1/en active Application Filing
- 2022-03-04 KR KR1020237042652A patent/KR20240031228A/ko unknown
- 2022-03-04 US US17/687,372 patent/US11754683B2/en active Active
- 2022-03-04 JP JP2023569828A patent/JP2024517315A/ja active Pending
- 2022-03-04 CN CN202280034650.0A patent/CN117425837A/zh active Pending
- 2022-03-04 EP EP22807983.6A patent/EP4337987A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2024517315A (ja) | 2024-04-19 |
| US20220357429A1 (en) | 2022-11-10 |
| US11754683B2 (en) | 2023-09-12 |
| WO2022240470A1 (en) | 2022-11-17 |
| CN117425837A (zh) | 2024-01-19 |
| EP4337987A1 (en) | 2024-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7303925B2 (ja) | 多波長ライダー設計 | |
| US11448736B2 (en) | Switchable coherent pixel array for frequency modulated continuous wave light detection and ranging | |
| KR102570360B1 (ko) | 파장 분할 다중화 lidar | |
| TWI780120B (zh) | 模組式三維光學感測系統(二) | |
| US20200124711A1 (en) | Descan compensation in scanning lidar | |
| US9709668B1 (en) | Reconfigurable photonic integrated circuit focal plane array | |
| US20200256958A1 (en) | Ranging using a shared path optical coupler | |
| KR102618374B1 (ko) | 리턴 경로의 광학 증폭기를 갖는 lidar 장치 | |
| KR20210112596A (ko) | 라이다용 레이저 송수신 모듈 | |
| US11754683B2 (en) | Pseudo monostatic LiDAR with two-dimensional silicon photonic mems switch array | |
| CN115343691A (zh) | 探测系统 | |
| JP7425081B2 (ja) | マルチスタティックコヒーレントＬｉＤＡＲの装置、方法及びシステム | |
| US20220381888A1 (en) | Photonic integrated circuit, light detection and ranging system and vehicle having the same | |
| US20230266466A1 (en) | Device and Method for Scanning Frequency-Modulated Continuous Wave (FMCW) LiDAR Range Measurement | |
| CN113841065B (zh) | 返回路径中具有光学放大器的lidar设备 | |
| US20220276347A1 (en) | Light detection and ranging system | |
| WO2023121888A1 (en) | Ranging using a shared path optical coupler | |
| WO2023049423A9 (en) | SWITCHED PIXEL ARRAY LiDAR SENSOR AND PHOTONIC INTEGRATED CIRCUIT |