[发明专利]用于电光移相器的温度反馈

说明书

本公开涉及用于电光移相器的温度反馈。光学设备的发射器包括半导体波导，每一个在半导体波导中并入有电光移相器，该电光移相器可操作成改变波导的折射率，从而在通过波导传播的光中引入相移。电光器件连接到相移控制器和温度测量部件，诸如PTAT电路，该温度测量部件集成到承载波导的电子或光子芯片中。可以将由测量部件进行的温度测量与移相器的正常操作进行复用，使得温度测量功能不与移相功能发生干扰。

优先权要求

本申请是来自在2018年1月19日提交的美国临时申请No. 62/619,156的专利提交，并要求该美国临时申请的优先权，该美国临时申请的整个公开内容通过引用并入本文。

背景技术

对于光学相控阵（OPA），电光移相器针对其性能度量（诸如，低功率消耗和高速度）是优选的。然而，电光移相器的性能可能在优选操作范围外的温度处受影响，这是因为引发期望相移所需的电压是典型温度相关的。因此，取决于移相器的材料和结构，环境温度变化可能扰乱电光移相器的准确度。常常在Lidar（光检测和测距）设备和光学成像设备中使用OPA，该光学成像设备包括数码相机、MRI、CT和其中准确度重要的任何合适成像设备。因温度所致的期望相移所需的电压中的任何轻微偏差可能显著损害相机或Lidar的性能，除非所施加的电压被调整。存在下述需要：避免因温度所致的这些成像设备和Lidar设备的部件的性能中的损害，这些部件包括移相器部件。本公开提供了针对关于电光移相器的该问题的改进措施，其不要求对用于制造移相器的过程的任何改变且仅使用电子控制电路。

发明内容

提供了一种用于计及使用电光移相器的光学相控阵中的优选操作范围外的温度的光学设备和方法。特别地，本文公开的设备和方法利用半导体波导中的电光移相器处的现有触点，该触点已经连接到用于控制波导的折射率的电子或光子芯片电路。根据本公开的一个特征，温度测量部件（诸如，PTAT电路）集成到电子或光子芯片中且连接到现有移相器触点。在进一步的特征中，可以将由测量部件进行的温度测量与芯片和移相器的正常操作进行复用，使得温度测量功能不与移相功能发生干扰。

附图说明

图1是示例性Lidar或3D相机系统的图。

图2是诸如用于在Lidar系统中使用的示例性发射器的示意图。

图3是针对图2中所示的系统而在移相器阵列中使用的电光移相器的图。

图4是根据本公开的一个实施例的并入有PTAT的电光移相器的图。

图5是被并入到图2中所示的示例性发射器中的本公开的电光移相器的图。

具体实施方式

出于促进本公开原理的理解的目的，现在将参考在附图中图示且在以下撰写的说明书中描述的实施例。应当理解，由此不意在限制到本公开的范围。应当进一步理解，本公开包括对所图示的实施例的任何更改和修改，且包括如对本公开所属领域技术人员来说通常将想到的本文公开的原理的进一步应用。

在图1中示出了Lidar系统或3D相机的一般架构。3D相机包括发射器TX，其可操作成将来自光源（诸如，激光器）的光的幅度调制成一系列脉冲，其中使用适当光学元件将光分发到场景。相机进一步包括接收器RX，其中收集从场景反射的光并将反射的光成像到传感器阵列（诸如，CMOS芯片上的光电二极管阵列）上。使用电子电路来测量TX光中的由传感器元件中的每一个响应于RX光而生成的电气波形（例如，光电二极管电流）相对于原始调制波形的时间延迟，以确定光学信号从源TX到接收器RX的飞行时间。在某些应用中，发射器TX包括波束定向电路，其控制TX光的方向，诸如以扫描场景或对象。