[发明专利]一种激光雷达芯片

说明书

本发明公开了一种激光雷达芯片，包括：激光发射单元、第一偏振分波单元、偏振态旋转单元、光传输端口、光混频单元和平衡光探测单元；第一偏振分波单元用于将激光发射单元发出的光信号分离为偏振角度不等的预发射光信号和本振光信号；偏振态旋转单元用于对预发射光信号进行偏振态旋转，以使预发射光信号形成为偏振角度改变的发射光信号并从光传输端口输出；还用于对从光传输端口接收的回波光信号进行偏振态旋转，以使回波光信号形成为与本振光信号的偏振角度相同的预混频回波光信号；回波光信号由输出的发射光信号经反射而形成；光混频单元用于对本振光信号和预混频回波光信号进行混频；平衡光探测单元用于探测经由光混频单元混频后输出的光信号。

技术领域

本发明涉及光电探测领域，具体是涉及一种激光雷达芯片。

背景技术

脉冲式相干多普勒激光雷达具有同时测距和测速的功能，除了传统的3D地形测量、障碍物识别以及物体运动状态监测以外，在液体流速测量和大气风场分布测量方面也具有十分广阔的应用。

随着硅基光子集成芯片和集成封装技术的发展，如何制备得到高测量精度、高稳定性、低成本、超小型化脉冲相干多普勒激光雷达成为研究者们亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种激光雷达芯片。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种激光雷达芯片，包括：激光发射单元、第一偏振分波单元、偏振态旋转单元、光传输端口、光混频单元和平衡光探测单元；

所述第一偏振分波单元用于将所述激光发射单元发出的光信号分离为偏振角度不等的预发射光信号和本振光信号；

所述偏振态旋转单元用于对所述预发射光信号进行偏振态旋转，以使所述预发射光信号形成为偏振角度改变的发射光信号并从所述光传输端口输出；还用于对从所述光传输端口接收的回波光信号进行偏振态旋转，以使所述回波光信号形成为偏振角度与所述本振光信号的偏振角度相同的预混频回波光信号；其中，所述回波光信号由输出的所述发射光信号经反射而形成；

所述光混频单元用于对所述本振光信号和所述预混频回波光信号进行混频；

所述平衡光探测单元用于探测经由所述光混频单元混频后输出的光信号。

上述方案中，还包括：硅基衬底；以下至少之一通过大规模集成电路工艺集成在所述硅基衬底上：所述第一偏振分波单元、所述偏振态旋转单元、所述光传输端口、所述光混频单元、所述平衡光探测单元。

上述方案中，还包括：硅基衬底；以下至少之一通过贴装的方式设置在所述硅基衬底上：所述激光发射单元、所述偏振态旋转单元。

上述方案中，所述硅基衬底包括绝缘体上硅衬底。

上述方案中，还包括：第二偏振分波单元，所述第二偏振分波单元包括直通通路和耦合通路；所述第二偏振分波单元通过所述直通通路将所述预发射光信号输出至所述偏振态旋转单元，并通过所述耦合通路将所述预混频回波光信号输出至所述光混频单元。

上述方案中，还包括：频率选择单元；所述频率选择单元设置在所述激光发射单元和所述第一偏振分波单元之间的光传导路径上，用于对所述激光发射单元发射的光信号进行滤波选频；

所述第一偏振分波单元具体用于将经过所述频率选择单元滤波选频后的光信号分离为偏振角度不等的所述预发射光信号和所述本振光信号。

上述方案中，所述偏振态旋转单元包括45°法拉第旋光器；所述45°法拉第旋光器将传导经过的所述预发射信号和所述回波信号的偏振角度转45°。

上述方案中，所述预发射光信号为横电模，所述本振光信号和所述预混频回波光信号为横磁模。