[发明专利]光束偏折器、光束偏折装置和激光雷达

说明书

本发明涉及一种可用于激光雷达的光束偏折器，包括：第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极彼此相对，并且其上可施加电压；第一透光液体和第二透光液体，所述第一透光液体和第二透光液体封装在所述第一电极和第二电极之间，所述第一透光液体和第二透光液体之间具有交界面，所述交界面的角度可随着所述电压的变化而变化。在本发明的一些实施例中，由于不具有机械振动部件，因此可避免相应的损耗和可靠性问题，理论上可达到的偏转范围较大，可实现连续或阶梯式的角度变化。另外，该光束偏折器功耗低，便于形成阵列结构，等比例缩放后有助于性能提升。理论上可将响应时间降低至毫秒级或更低，便于集成，有进行大规模生产的潜力。

技术领域

本发明大致涉及光学技术领域，尤其涉及一种光束偏折器、光束偏折装置以及激光雷达。

背景技术

作为智能车环境感知硬件系统的重要一环，激光雷达(LIDAR)在自动驾驶中承担了路沿检测、障碍物识别以及实时定位与绘图等重要任务。LIDAR系统包括激光发射系统和一个接收系统。激光器发射系统产生并发射光脉冲，照射到物体上并反射回来，最终被接收器所接收。接收器准确地测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间。因为光脉冲以光速传播，所以接收器总会在下一个脉冲发出之前收到前一个被反射回的脉冲。鉴于光速是已知的，传播时间即可被转换为对距离的测量。激光雷达能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。由于具有测量速度快、精度高和测距远等优点，激光雷达在智能车上得到了广泛应用。

在激光雷达中，经常需要对波束进行整形或成形，常见的技术包括衍射光栅、液晶、电光陶瓷晶体、摆镜、振镜扫描等技术。其中衍射光栅中使用了非硅基基底，与标准的集成电路工艺不能天然兼容；液晶技术中，温度范围和稳定性较差，需要温度控制，同时液晶具有偏振选择性，而接收光一般都存在不同程度退偏，由于一般收发都需要扫描器，采用液晶方式根据目标物退偏程度不同接收效率会有不同程度下降；电光陶瓷晶体技术中，能够实现的偏转角度小，所需的电压极高。摆镜、振镜技术中，具有宏观的运动并且存在一定的机械失效风险。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明提供一种可用于激光雷达的光束偏折器，包括：

第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极彼此相对，并且其上可施加电压；

第一透光液体和第二透光液体，所述第一透光液体和第二透光液体封装在所述第一电极和第二电极之间，所述第一透光液体和第二透光液体之间具有交界面，所述交界面的倾角可随着所述电压的变化而变化。

根据本发明的一个方面，所述第一电极与所述交界面之间的夹角为第一角度θ₁，所述第二电极与所述交界面之间的夹角为第二角度θ₂，θ₁+θ₂＝π。

根据本发明的一个方面，所述第一电极和/或第二电极上覆盖有介质层和/或疏水层，所述第一电极的第一电压V1和第二电极的第二电压V2满足以下关系：

其中γ为第一透光液体和第二透光液体交界面的张力系数，C为所述介质层和/或疏水层的单位面积电容，θ₀为不施加电压时交界面处的接触角,θ₁和θ₂为施加电压后的角度。

根据本发明的一个方面，所述的光束偏折器还包括位于所述第一电极和第二电极之间的一端处的透明衬底和位于另一端处的上盖板，所述透明衬底允许光束入射，其中所述透明衬底包括ITO玻璃。

根据本发明的一个方面，所述上盖板为透明的，入射的光束经过所述交界面后可通过所述上盖板出射。