[发明专利]具有集成高功率激光二极管的芯片级相干激光雷达

说明书

一种芯片级相干激光雷达系统包括主振荡器，其集成在芯片上以同时提供用于传输的信号和本机振荡器(LO)信号。系统还包括光束转向装置，其用于将从用于传输的信号中获得的输出信号引导出系统，以及芯片上的组合器，其用于组合LO信号和由目标反射输出信号而产生的返回信号。一个或多个光电探测器获得LO信号和返回信号之间的干扰结果，以确定关于目标的信息。

引言

本公开涉及具有集成高功率激光二极管的芯片级相干激光雷达。

车辆(例如，汽车、卡车、建筑设备、农场设备、自动化工厂设备)越来越多地配备有能提供信息来增强车辆操作或使车辆操作自动化的传感器。示例性传感器包括无线电检测和测距(雷达)系统、照相机、麦克风以及光检测和测距(激光雷达)系统。示例性激光雷达系统是相干激光雷达系统，其传输调频连续波(FMCW)信号，并且依赖于传输信号和返回信号之间的光学相干性，其中返回信号由目标对传输信号的反射散射产生，以执行目标的检测。在诸如车辆应用的应用中，减小激光雷达系统的尺寸和成本可能是有益的。因此，期望提供一种具有集成高功率激光二极管的芯片级相干激光雷达。

发明内容

在一个示例性实施例中，芯片级相干激光雷达系统包括主振荡器，其集成在芯片上以同时提供用于传输的信号和本机振荡器(LO)信号。系统还包括光束转向装置，其用于将从用于传输的信号中获得的输出信号引导出系统，以及芯片上的组合器，其用于组合LO信号和由目标反射输出信号而产生的返回信号。一个或多个光电探测器获得LO信号和返回信号之间的干扰结果，以确定关于目标的信息。

除了本文描述的一个或多个特征之外，主振荡器包括增益介质，该增益介质由电流源调制以提供调频连续波(FMCW)信号。

除了本文描述的一个或多个特征之外，电流源是在芯片之外的。

除了本文描述的一个或多个特征之外，主振荡器还包括输出用于传输的信号的第一镜以及输出LO信号的第二镜，并且系统还包括放大用于传输的信号以产生输出信号的放大器。

除了本文描述的一个或多个特征之外，第一镜是低反射率镜并且第二镜是高反射率镜。

除了本文描述的一个或多个特征之外，第一镜的反射率是5-10％，并且第二镜的反射率是80-90％。

除了本文描述的一个或多个特征之外，放大器是具有芯片外电流源的位于芯片上的半导体光放大器。

除了本文描述的一个或多个特征之外，输出信号具有大约500毫瓦(mW)的输出功率并且LO信号具有大约5mW的输出功率。

除了本文描述的一个或多个特征之外，主振荡器是分布式布拉格反射器激光二极管(DBR-LD)。

除了本文描述的一个或多个特征之外，一个或多个光电探测器是硅上锗(Si上Ge)光电探测器。

除了本文描述的一个或多个特征之外，系统是单基地系统并且进一步包括循环器。

除了本文描述的一个或多个特征之外，系统是双基地的。

除了本文描述的一个或多个特征之外，系统位于车辆内或车辆上并且检测对象相对于车辆的位置和速度。

在另一个示例性实施例中，一种组装相干激光雷达系统的方法包括在芯片上集成主振荡器和光放大器以同时提供输出信号和本机振荡器(LO)信号。主振荡器包括增益介质、第一镜和第二镜。该方法还包括布置第一电流源以供给增益介质和第二电流源以供给光放大器。

除了本文描述的一个或多个特征之外，该方法还包括将第一镜布置成穿过从增益介质到光放大器的传输信号并且将第二镜布置成穿过来自增益介质的LO信号。

除了本文描述的一个或多个特征之外，该方法还包括将第一电流源配置成调制增益介质的频率。