[发明专利]光子集成电路及包括它的三维激光多普勒测振仪

权利要求书

1.一种用于三维3D激光多普勒测振仪LDV的光子集成电路PIC，所述PIC包括：

将激光束分成测量信号和参考信号的分路器；

相位幅度调制器阵列，所述相位幅度调制器阵列耦合到发射阵列以便从所述测量信号中生成将被定向至单个目标位置的n个输出信号并从基本上单个位置输出所述n个输出信号，每一个输出信号具有不同的方向和不同的载波频率，n是大于或等于三的自然数；

包括m个接收天线的接收阵列，每一个接收天线被配置成从不同的接收方向接收反射信号，每一个反射信号指示已经在所述单个目标位置被反射的一个或多个输出信号，m是大于或等于三的自然数；

对于每一个接收天线，连接到该接收天线以将所述参考信号与接收到的反射信号进行混合的混频器；以及

对于每一个混频器，连接到该混频器以从所述混合信号中生成光电流信号的至少一个光电二极管。

2.如权利要求1所述的PIC，其中所述发射阵列包括沿着基本笔直的线彼此相邻地定位的k个发射天线，k是大于或等于三的自然数。

3.如权利要求2所述的PIC，其中所述k个发射天线生成组合近场图其中j表示所述n个输出信号之一，x表示沿所述k个发射天线的方向的坐标，t是时间，a_j是第j个输出信号相对于与所述k个发射天线的方向正交的方向的角度，f_j是第j个输出信号的光频，并且s_j表示第j个输出信号的幅度。

4.如权利要求3所述的PIC，其中n等于三，α₁＝-α₃，α₂＝0，f₁＝f₂-df，f₃＝f₂+df并且s₁＝s₂＝s₃＝1。

5.如权利要求4所述的PIC，其中对于位置x处的发射天线，场幅度是1+2·cos[2π(sin(α₁·x-df·t))]，并且相位是2πf₂·t。

6.如权利要求5所述的PIC，其中斜坡函数被用在所述相位调制中。

7.如权利要求1所述的PIC，其中所述发射阵列包括定位成二维阵列的k个发射天线，k是大于或等于四的自然数。

8.如权利要求2到7中的任一项所述的PIC，其中m等于n并且所述发射天线等同于所述接收天线。

9.如权利要求2到8中的任一项所述的PIC，其中所述接收天线和所述发射天线由一个或多个光栅耦合器形成。

10.如前述权利要求中的任一项所述的PIC，其中m等于n并且每一个接收方向是对应的输出信号方向的反方向。

11.如前述权利要求中的任一项所述的PIC，其中所述光电二极管是平衡光电二极管。

12.如前述权利要求中的任一项所述的PIC，其中所述PIC进一步包括向所述PIC提供外部激光束的输入装置。

13.如权利要求12所述的PIC，其中所述输入装置是以下各项之一：光栅耦合器和边缘耦合器，诸如锥形或倒锥形。

14.一种三维3D激光多普勒测振仪LDV，包括：

生成激光束的激光源；

如前述权利要求中的任一项所述的光子集成电路PIC，所述PIC耦合到所述激光源；

光学镜系统，所述光学镜系统被配置成将所述n个输出信号聚焦在所述单个目标位置上并将来自所述单个目标位置的反射信号聚焦到所述PIC；以及

解调器，所述解调器从所述光电流信号中确定所述单个目标位置的瞬时速度和方向。