[发明专利]可用于雷达的光学组件及硅光芯片

说明书

本发明提供一种可用于雷达的光学组件，包括：偏振分束器，配置成第一端口可从激光器接收第一偏振光，将所述第一偏振光从第二端口输出；相位延迟片，配置成从所述偏振分束器接收所述第二端口输出的第一偏振光，所述第一偏振光通过所述相位延迟片后出射，所述相位延迟片还配置成接收所述雷达的回波，所述回波通过所述相位延迟片后被调整为第二偏振光，并从第二端口入射到所述偏振分束器上从第三端口输出，其中所述第一偏振光的偏振方向垂直于所述第二偏振光的偏振方向。通过本发明的实施例，能够有效降低串扰和杂散光，提高雷达的测距精度，减小盲区。

技术领域

本发明大致涉及光电技术领域，尤其涉及一种可用于激光雷达的光学组件及硅光芯片。

背景技术

硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料(如SiGe/Si、SOI等)，利用现有CMOS工艺进行光器件开发和集成的新一代技术，结合了集成电路技术的超大规模、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势。硅光子架构主要由硅基激光器、硅基光电集成芯片、主动光学组件和光纤封装完成。激光雷达(LiDAR)需要多个激光发射源和接收器，或使用多路信号控制，硅光的高度集成性和电光效应相位调谐能力非常适宜LiDAR应用。

采用脉冲测距的LiDAR，因为脉冲峰值功率高，而硅光器件尺寸极小，因而器件中功率密度很大，造成激光功率损失和发热升温，容易产生非线性。相比于脉冲测距LiDAR，调频连续波(frequency modulated continuous wave，FMCW)雷达的峰值功率就是其发光的连续功率，远低于脉冲峰值功率，不会造成硅光器件功率密度过高，因此，硅光技术适合应用于FMCW雷达。

同轴FMCW雷达一般用环形器作为分束装置，环形器具有磁光效应，使偏振光在环形器中发生Farady偏转，通过2端口和3端口的隔偏装置控制光束传输。如图1所示的环形器的示意图，探测光从1端口输入环形器，只能从2端口输出，回波光束从2端口输入环形器，只能从3端口输出，从而实现收发光路隔离。但是环形器存在一定的串扰，大约-60dB，即小部分探测光从3发出，形成杂散光。若将环形器集成在硅光芯片上，串扰将达到-30dB。若使用高通滤波器滤除杂散光信号，会造成2米以上的近距离盲区；若杂散光过强，还会产生各阶高次谐波，扩大盲区范围，对激光雷达的近距离探测造成非常不利的影响。因而环形器成为FMCW雷达光学器件芯片化的重大阻碍。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

本发明的实施例通过采用包括偏振分束器或光耦合器的硅光芯片，解决了现有技术中使用环形器作为分束装置造成的串扰和杂散光的问题。

有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明提出一种可用于雷达的光学组件，包括：

偏振分束器，配置成第一端口可从激光器接收第一偏振光，将所述第一偏振光从第二端口输出；

相位延迟片，配置成从所述偏振分束器接收所述第二端口输出的第一偏振光，所述第一偏振光通过所述相位延迟片后出射，所述相位延迟片还配置成接收所述雷达的回波，所述回波通过所述相位延迟片后被调整为第二偏振光，并从第二端口入射到所述偏振分束器上从第三端口输出，

其中所述第一偏振光的偏振方向垂直于所述第二偏振光的偏振方向。

根据本发明的一个方面，其中所述偏振分束器还包括模式转换器，所述第二偏振光入射到所述偏振分束器，经过所述模式转换器转换为第三偏振光并从所述第三端口输出，所述第三偏振光的偏振方向与所述第一偏振光的偏振方向相同。

根据本发明的一个方面，还包括设置在所述偏振分束器与所述相位延迟片之间的准直透镜、以及设置在所述相位延迟片的光路下游的扫描单元，所述准直透镜配置成从所述偏振分束器接收所述第一偏振光，准直后使其入射到所述相位延迟片，准直后的所述第一偏振光经所述相位延迟片、并经所述扫描单元扫描后出射，所述扫描单元并且配置成接收所述回波并返回到所述相位延迟片。