[发明专利]波导转换芯片、调频连续波激光雷达及自动驾驶设备

说明书

本申请公开了一种波导转换芯片及调频连续波激光雷达，波导转换芯片包括波导阵列、波导包层以及基底层，波导阵列包括沿第一方向并排设置的多个波导；波导包层包括多个波导包臂，且波导包臂包覆至少一个波导端部，相邻两个波导包臂之间形成第一避位区域；基底层沿第二方向设于波导包层其中一侧并连接于波导包层，第二方向垂直于第一方向。通过设置相邻两个波导包臂在第一方向存在间隔，使得波导包臂的尺寸在第一方向能够得到充分拓展，从而充分拓展波导在第一方向上的模场尺寸，降低光损耗。本申请波导转换芯片的每个波导的模场在第一方向均能够得到拓展，能够在有限的空间内增大模场覆盖的范围，同时也能够提升装配容差。

技术领域

本申请涉及雷达技术领域，尤其涉及一种波导转换芯片、调频连续波激光雷达及自动驾驶设备。

背景技术

激光雷达是广泛用于自动驾驶场景中的核心传感器之一，可以用于收集外部环境的三维信息。激光雷达按照探测机制，主要可以分成飞行时间（Time of Flight，ToF）和调频连续波（Frequency Modulted Continuous Wve，FMCW)这两种激光雷达。FMCW激光雷达采用相干探测的方式，通过本振光与目标物反射回的信号光进行相干的方式获取差频信号，可以有效地减少外界环境光对激光雷达性能的干扰，提升激光雷达测距性能。同时，FMCW激光雷达在提供了空间坐标信息以外，还可以额外提供测速信息。

其中，FMCW激光雷达的耦合模块用于接收目标物传输回的回波光，受限于耦合模块的模场尺寸，激光雷达在进行动态扫描的过程中，当受到走离效应（walk-off效应）的影响时，回波光线会产生一定的位移，FMCW激光雷达的耦合模块的模场难以覆盖大的位移，影响FMCW激光雷达的检测效果。

发明内容

本申请提供一种波导转换芯片、调频连续波激光雷达及自动驾驶设备，能够解决调频连续波激光雷达用于接收目标物反射回的光线的模场尺寸覆盖面积小的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种波导转换芯片，包括：

波导阵列，包括沿第一方向并排设置的多个波导；

波导包层，包括多个波导包臂，且所述波导包臂包覆至少一个波导端部，相邻两个所述波导包臂之间形成第一避位区域；及

基底层，沿第二方向设于所述波导包层其中一侧并连接于所述波导包层，所述第二方向垂直于所述第一方向。

在一些示例性的实施例中，所述波导包臂的数量与所述波导的数量相等，所述波导包臂内包覆一个所述波导端部。

在一些示例性的实施例中，所述波导包层包括主体部，所述主体部连接于所述基底层；

所述波导包臂包括第一段和连接于所述第一段的第二段，所述第一段背离所述第二段的一端与所述主体部相连，所述波导包臂由所述第一段向所述第二段延伸的延伸方向与所述波导的长度方向一致，所述波导包臂的延伸方向、所述第一方向和所述第二方向三者两两垂直。

在一些示例性的实施例中，所述波导包臂的截面尺寸沿所述波导包臂的延伸方向逐渐增大。

在一些示例性的实施例中，所述波导端部的截面尺寸沿所述波导包臂延伸方向逐渐减小。

在一些示例性的实施例中，所述波导包层还包括设于所述第一避位区域的至少一个第一连接臂，所述第一连接臂的两端分别连接于所述第一避位区域两侧的两个所述波导包臂。

在一些示例性的实施例中，所述基底层具有对应所述波导包臂和所述第一避位区域的第二避位区域，所述第二避位区域开设于所述基底层朝向所述波导包层的表面，且所述第二避位区域沿所述波导包臂的延伸方向延伸至所述基底层的侧壁面。

在一些示例性的实施例中，所述第二避位区域沿所述第二方向贯穿所述基底层。