[发明专利]一种阵列式相干测距芯片及其系统在审
申请号: | 202011045282.9 | 申请日: | 2020-09-28 |
公开(公告)号: | CN112051582A | 公开(公告)日: | 2020-12-08 |
发明(设计)人: | 刘敬伟;田成才;李文玲 | 申请(专利权)人: | 国科光芯(海宁)科技股份有限公司 |
主分类号: | G01S17/32 | 分类号: | G01S17/32;G01S7/4911;G01S7/4914 |
代理公司: | 北京三聚阳光知识产权代理有限公司 11250 | 代理人: | 李静玉 |
地址: | 314400 浙江省嘉兴市*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 阵列 相干 测距 芯片 及其 系统 | ||
1.一种阵列式相干测距芯片,其特征在于,包括:调制光源单元、片上发射单元以及接收阵列,
所述调制光源单元用于产生调制光束,并将所述调制光束分为信号光和参考光输出;
所述片上发射单元用于将所述信号光以预设发散角照射到目标物体上反射形成多角度信号光;
所述接收阵列用于接收所述参考光和所述多角度信号光,并将所述参考光和每个角度的信号光分别进行转换探测后得到多个测距信号。
2.根据权利要求1所述的阵列式相干测距芯片,其特征在于,所述接收阵列包括:多个接收单元,每个接收单元包括衍射结构、光组合组件和探测器,
所述衍射结构接收相应角度的反射光,将相应角度的反射光引导到所述光组合组件的输入端;
所述光组合组件接收经过分束后的参考光和相应角度的反射光,将所述参考光和相应角度的反射光组合成复合信号,并将所述复合信号分离为第一检测信号和第二检测信号;
所述探测器接收所述第一检测信号和所述第二检测信号,将所述第一检测信号和所述第二检测信号转换为电信号,并将电信号的差值输出得到所述测距信号。
3.根据权利要求2所述的阵列式相干测距芯片,其特征在于,
所述衍射结构包括一维或二维衍射光学元件;
所述光组合组件包括衍射光学元件,衍射光栅、超表面、Y分支、多模干涉耦合器、定向耦合器、星形耦合器或偏振分束器中的任意一种;
所述探测器包括雪崩光电二极管、光电倍增管或PIN二极管中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的阵列式相干测距芯片,其特征在于,所述调制光源单元包括:调制单元和分束单元,
所述调制单元包括光源和信号发生器,所述光源的调制方式为外调制或内调制,当基于外调制原理时,所述调制单元还包括强度调制器;当基于内调制原理时,所述调制单元不包括强度调制器;
所述分束单元包括Y分支、星形耦合器、多模干涉耦合器、定向耦合器、偏振分束器、部分衍射部分透射的波导光栅结构中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的阵列式相干测距芯片,其特征在于,所述调制光源单元的工作波长包括可见光波段和近红外波段。
6.根据权利要求1所述的阵列式相干测距芯片,其特征在于,所述片上发射单元包括:片上扩束结构和衍射结构,
所述片上扩束结构将所述信号光进行整形后输出;
所述衍射结构将整形后的信号光以预设发散角照射到目标物体上反射形成多角度信号光。
7.根据权利要求6所述的阵列式相干测距芯片,其特征在于,
所述片上扩束结构包括绝热倒锥形波导、平板波导凹面反射镜、基于波导层厚度渐变的平板波导透镜、基于微纳结构的折射率渐变平板波导透镜、级联分束器以及星形耦合器中的任意一种;
所述衍射结构包括波导衍射光栅阵列或平板波导光栅。
8.根据权利要求1-7任一项所述的阵列式相干测距芯片,其特征在于,芯片上的光学元件和电学元件集成在单个芯片上或集成在两个芯片上,当集成在两个芯片上时,两个芯片通过光信号或电信号连接。
9.根据权利要求5所述的阵列式相干测距芯片,其特征在于,还包括:矩形波导、脊形波导及狭缝波导中的任意一种,用于对芯片上的光信号进行传输;
当工作波长为可见波段时,采用基于氮化硅和硅混合集成的平台对芯片进行集成,并采用氮化硅作为波导材料;
当工作波长为红外波段时,基于绝缘体上的硅平台对芯片进行集成。
10.一种阵列式相干测距系统,其特征在于,包括:信号处理单元及如权利要求1-9任一项所述的阵列式相干测距芯片,
所述信号处理单元接收所述阵列式相干测距芯片输出的测距信号,经过频谱分析计算得到目标物体的距离。
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