[发明专利]利用SOI基光电子元件的激光雷达系统

权利要求书

1.一种构成在绝缘体上硅(SOI)结构中的集成激光雷达系统，该集成激光雷达系统包括：

激光雷达发射机，其配置在所述SOI结构上，并包括激光源、与所述激光源输出相耦合的聚焦透镜、配置成用于接收来自所述聚焦透镜的聚焦输出的光调制器及配置在所述光学调制器输出上的准直透镜，该准直透镜用于输出耦合来自所述SOI结构的光信号并将所述光信号指向一个预定目标，所述激光雷达发射机更进一步包括在所述SOI结构的表面硅层中构成的光波导，其用于提供所述激光源、聚焦透镜、光调制器和准直透镜之间的耦合；以及

激光雷达接收机，其配置在所述SOI结构上，并包括用于接收来自所述预定目标的反射信号的聚焦透镜、配置成用于截取由所述聚焦透镜俘获的聚焦光信号并生成电输出信号的光电探测器，以及用于分析所生成的所述电输出信号和确定关于所述预定目标的信息的信号处理装置。

2.如权利要求1中所述的集成激光雷达系统，其中所述激光雷达发射机中的所述的聚焦透镜和所述准直透镜集成在所述SOI结构中并构成在所述SOI结构的所述表面硅层中。

3.如权利要求1中所述的集成激光雷达系统，其中所述激光雷达发射机中的所述光调制器的至少一部分集成在所述SOI结构的所述表面硅层中。

4.如权利要求1中所述的集成激光雷达系统，其中所述激光雷达发射机中的所述光调制器包括集成在所述SOI结构中的马赫-曾德尔干涉仪和相关联的电子编码器，所述电子编码器用于提供电调制信号给所述马赫-曾德尔干涉仪来控制来自所述干涉仪的光输出信号的调制。

5.如权利要求4中所述的集成激光雷达系统，其中所述激光雷达发射机中的所述电子编码器集成在所述SOI结构中。

6.如权利要求4中所述的集成激光雷达系统，其中所述激光雷达发射机中的所述电子编码器构成在独立的集成电路模块中，所述独立的集成电路模块电连接到所述SOI结构。

7.如权利要求1中所述的集成激光雷达系统，其中所述激光雷达发射机中的所述聚焦透镜集成在所述SOI结构中并构成在其所述表面硅层中。

8.如权利要求1中所述的集成激光雷达系统，其中所述激光雷达发射机中的所述光电探测器集成在所述SOI结构中并构成在所述SOI结构的所述表面硅层中。

9.如权利要求1中所述的集成激光雷达系统，其中所述激光雷达接收机的所述光电探测器包括独立的分立元件，所述元件沿着所述SOI结构的所述表面硅层配置，并光耦合到所述SOI结构的所述表面硅层。

10.如权利要求1中所述的集成激光雷达系统，其中所述激光雷达发射机集成在第一SOI模块中，并且所述激光雷达接收机集成在第二SOI模块中，所述第一SOI模块和所述第二SOI模块安装在公共硅衬底上，从而构成所述SOI结构。

11.如权利要求1中所述的集成激光雷达系统，其中所述激光雷达发射机更进一步包括除了所述的光调制器之外配置的1:N的光学开关，以及多个N输出光波导，所述1:N光学开关用于将所发射的输出信号沿着所述多个N输出光波导中的各个输出光波导导向，导向所输出的所述光信号跨越多个、N个预定目标区域。

12.如权利要求11中所述的集成激光雷达系统，其中所述1:N光学开关是一个集成开关，所述开关构成在至少所述SOI结构的所述表面硅层中。

13.如权利要求1中所述的集成激光雷达系统，其中所述激光雷达发射机更进一步包括除了所述光调制器之外配置的1:N的分光器，以及多个N输出光波导，其中所述1:N分光器将所述光信号的一部分耦合到所述多个N输出光波导中的每一个，从而产生宽视野的光输出信号。

14.如权利要求13中所述的集成激光雷达系统，其中所述1:N分光器是构成在至少所述SOI结构的所述表面硅层中的集成分配器。