[发明专利]激光探测及测距（LiDAR）装置等

说明书

本发明提供一种用于可控制光束的天线或天线阵列。天线阵列包括多个线性天线阵列，每个线性天线阵列包括：多个天线元件；支撑具有长度和厚度的天线元件的波导；以及与波导相邻的控制元件，被设置为引起沿着波导的长度的至少一部分和波导的厚度的至少一部分的折射率的变化。其中波导中的折射率的变化引起经由多个天线元件中的每个天线元件发射的光的相移。

技术领域

本发明涉及激光探测及测距(激光雷达)装置及改进和制造方法，特别地，但不排他地涉及二维(2D)控制。

背景技术

激光雷达技术使用光传感器来测量传感器与物体之间的距离。激光雷达设备通常用于移动和静止两种场景。其重要的移动应用存在于汽车应用中。其得到的图像非常详细。

激光雷达捕捉到的数据是非常精确的、高分辨率的3D数据，并形成一组悬浮在三维空间中的点。这些点可以被显示或转换成3D网格。

激光雷达涉及非常有用的、高精度的测量技术，并且在制造中有成本效益。激光雷达的基本原理是测量飞行时间(TOF)并将其转换为距离。

距离＝(激光速度*飞行时间)/2

激光雷达可以采取许多不同的形式，例如具有移动组件的阵列和最近的固态排列。此外，控制来自朝向3D空间的发射器的光以生成在3D输出中具有上述点的基于阵列的图像方面已经有了发展。不同类型的激光雷达以不同的方式制造，有些比其他类型更适合于自适应控制。涉及机械移动组件的激光雷达解决方案往往会降低设备的扫描速度和寿命。固态激光雷达去除移动组件，但需要可靠的2D控制固态光学相控阵(OPA)。

在目前的许多建议中，天线阵列中每个单独天线的相位变化具有1D波束控制。对于第二维度，波长调谐是实现控制的最常见方式。然而，波长调谐通常在实验室环境中实现，但在实际商业化产品中或以成本有效的方式不容易实现。

较多提供的解决方案是通过在两个方向上控制每个天线的相位来控制每个单独元件的相位。这通常需要使用昂贵的可调谐激光源(TLS)，需要复杂的处理过程和控制电路。TLS用于扫描输出波长，因此它将用于上述的波长扫描方法。这需要许多天线来形成2D阵列并实现必要的扫描。这是花费巨大和极端复杂的，因此不适合目前正在考虑的许多经济激光雷达(LiDAR)产品。

下面描述的实施例不限于解决现有技术的一些或所有缺点的实施方式。

发明内容

本部分发明内容是为了以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本部分发明内容不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不用于确定所要求保护的主题的范围。

根据一个实施例，提供了一种用于可控制光束的天线或天线阵列，该天线阵列包括多个线性天线阵列(100)。每个线性天线阵列包括：多个天线元件(104)，支撑具有长度和厚度的天线元件的波导(102)，以及与波导相邻的控制元件(400、402、404)，被设置为引起沿着波导的长度的至少一部分和波导的厚度的至少一部分的折射率的变化。其中波导中的折射率的变化引起经由多个天线元件中的每个天线元件发射的光的相移。

优选地，折射率的变化在波导的线性区域(108)中引起。

优选地，线性区域沿着波导的长度方向定位。

优选地，限定的线性区域在波导的下部分中。

优选地，折射率的变化通过从控制元件向波导的该部分施加电压或热来引起。

优选地，热通过与波导的该部分并置的加热器元件施加。

优选地，存在两个加热元件(404)，一个在波导的该部分的一侧。

优选地，电压通过位于波导的该部分的每一侧上的一对掺杂区域(400、402)施加。