[发明专利]连续调频太赫兹波雷达单片光子集成芯片及雷达系统

权利要求书

1.一种连续调频太赫兹波雷达单片光子集成芯片，其特征在于，包括：

第一可调谐激光器，包括输出端；所述第一可调谐激光器用于产生具有第一频率的第一光信号；

第二可调谐激光器，包括输出端；所述第二可调谐激光器用于产生具有第二频率的第二光信号；

耦合器，包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；所述耦合器的第一输入端与所述第一可调谐激光器的输出端连接，所述耦合器的第二输入端与所述第二可调谐激光器的输出端连接；所述耦合器用于将所述第一光信号和所述第二光信号进行合波，并将合波光信号分解为功率相等的第一输出信号和第二输出信号；其中，所述第一输出信号由第一输出端输出，所述第二输出信号由第二输出端输出；

光电探测器，包括输入端和输出端；所述光电探测器的输入端与所述耦合器的第一输出端连接；所述光电探测器用于将所述第一输出信号转化为太赫兹波信号并向外辐射；

其中，所述第一可调谐激光器、所述第二可调谐激光器、所述耦合器和所述光电探测器均形成于同一基片上；

所述第二输出信号传输至芯片外部的太赫兹接收器，太赫兹接收器用于太赫兹频谱分析，根据所述第二输出信号得到与辐射出的太赫兹波相关的原始信息；太赫兹接收器还接收该芯片辐射出的太赫兹波经目标物反射回来的回波信号，并根据原始信息和回波信号得到与目标物的位置和形状有关的信息。

2.根据权利要求1所述的连续调频太赫兹波雷达单片光子集成芯片，其特征在于，所述第一可调谐激光器和所述第二可调谐激光器沿所述基片的宽度方向排列；所述第一可调谐激光器、所述耦合器和所述光电探测器沿所述基片的长度方向排列。

3.根据权利要求2所述的连续调频太赫兹波雷达单片光子集成芯片，其特征在于，所述第一可调谐激光器和所述第二可调谐激光器的结构相同；且所述第一可调谐激光器和所述第二可调谐激光器关于所述基片短边的中轴线对称。

4.根据权利要求1所述的连续调频太赫兹波雷达单片光子集成芯片，其特征在于，还包括：

第一光放大器，包括输入端和输出端；所述第一光放大器的输入端与所述第一可调谐激光器的输出端连接，所述第一光放大器的输出端与所述耦合器的第一输入端连接；

第二光放大器，包括输入端和输出端；所述第二光放大器的输入端与所述第二可调谐激光器的输出端连接，所述第二光放大器的输出端与所述耦合器的第二输入端连接。

5.根据权利要求4所述的连续调频太赫兹波雷达单片光子集成芯片，其特征在于，所述第一可调谐激光器与所述第一光放大器通过无源波导连接、所述第一光放大器与所述耦合器通过无源波导连接、所述第二可调谐激光器与所述第二光放大器通过无源波导连接、所述第二光放大器与所述耦合器通过无源波导连接、以及所述耦合器与所述光电探测器通过无源波导连接。

6.根据权利要求1所述的连续调频太赫兹波雷达单片光子集成芯片，其特征在于，所述第一可调谐激光器包括：分布反馈式激光器、分布布拉格反射式激光器或取样分布布拉格反射式激光器；

所述第二可调谐激光器包括：分布反馈式激光器、分布布拉格反射式激光器或取样分布布拉格反射式激光器；

所述耦合器包括：多模干涉耦合器；

所述光电探测器包括：集成了天线的超高速单行载流子光电探测器。

7.根据权利要求1所述的连续调频太赫兹波雷达单片光子集成芯片，其特征在于，所述基片的材料包括：Ⅲ-Ⅴ族半导体材料；

所述第一可调谐激光器、所述第二可调谐激光器、所述耦合器和所述光电探测器的构成材料均包括：Ⅲ-Ⅴ族半导体材料。

8.根据权利要求1所述的连续调频太赫兹波雷达单片光子集成芯片，其特征在于，所述第一可调谐激光器还包括控制端；所述第二可调谐激光器还包括控制端；所述连续调频太赫兹波雷达单片光子集成芯片还包括：

控制器，包括第一输出端和第二输出端；所述控制器的第一输出端与所述第一可调谐激光器的控制端连接，所述控制器的第二输出端与所述第二可调谐激光器的控制端连接；所述控制器用于控制所述第一可调谐激光器和/或所述第二可调谐激光器的输出。