[发明专利]连续波调频相控阵激光雷达芯片、扫描方法及激光雷达

说明书

本申请实施例提供一种连续波调频相控阵激光雷达芯片、扫描方法及激光雷达，该芯片包括输入耦合器用于将输入光耦合到芯片上；第一耦合器用于将耦合到芯片上的用于发射的光传输到分束器；分束器用于对用于发射的光进行分束，输出多束发射光波；调相器用于对发射光波进行调相；光学天线用于将调相后的发射光波发射至空间以及接收空间中被测物体反射回的反射光波，将反射光波经调相器、分束器以及第一耦合器传输至接收光处理层；第一耦合器用于接收通过光学天线接收到芯片上的接收光并将接收光传输至所述接收光处理层；接收光处理层用于对接收光进行信号处理，输出电信号。保证了与传统收发分立的相控阵系统性能一致的同时，减少了整个系统的复杂度。

技术领域

本申请实施例涉及雷达技术领域，尤其涉及一种连续波调频相控阵激光雷达芯片、扫描方法及激光雷达。

背景技术

连续波调频相控阵激光雷达的概念早已被提出，各种不同的设计方案也在不断开展。目前的连续波调频相控阵激光雷达中的基本模块也均已成熟，如激光雷达芯片上的光源模块、分束模块、调相模块、平衡探测模块、光学天线等。其中，连续波调频相控阵激光雷达芯片为了实现光的发射和接收，通常是通过两套独立的相控阵系统(相控阵系统可以包括分束模块、调相模块、光学天线等)来实现发射和接收的。

比如，一个相控阵系统通过调相模块调节相位实现不同角度光的发射，另一个相控阵系统跟随该激光雷达芯片上的发射系统的发射角度来探测同该发射角度原路反射回该芯片的光。但是，这样芯片上的器件多了一倍，导致芯片上的器件繁杂，同样，激光雷达系统中用于驱动芯片正常工作的驱动电路也同样需要增大一倍的控制量，这对整个激光雷达系统都是不利的。

现有技术中还没有方案在保证与传统收发分立的相控阵系统性能一致的同时，减少整个系统的复杂度。

发明内容

本申请实施例提供一种连续波调频相控阵激光雷达芯片、扫描方法及激光雷达，能够保证与传统收发分立的相控阵系统性能一致的同时，减少整个系统的复杂度。

第一方面，本申请实施例提供一种连续波调频相控阵激光雷达芯片，包括：输入耦合器、第一耦合器、分束器、调相器、光学天线以及接收光处理层；

所述输入耦合器和所述接收光处理层分别与所述第一耦合器通过波导连接，所述第一耦合器、分束器、调相器与光学天线依次通过波导连接；

所述输入耦合器，用于将输入光耦合到所述芯片上；

所述第一耦合器，用于将耦合到所述芯片上的用于发射的光传输到所述分束器中；

所述分束器，用于对所述用于发射的光进行分束，输出多束发射光波；

所述调相器，用于对所述发射光波进行调相；

所述光学天线，用于将调相后的所述发射光波发射至空间，以及接收所述空间中被测物体反射回的反射光波，并将所述反射光波经所述调相器、所述分束器以及所述第一耦合器传输至接收光处理层；

所述第一耦合器，还用于接收通过所述光学天线接收到所述芯片上的接收光，并将所述接收光传输至所述接收光处理层；

所述接收光处理层，用于对所述接收光进行信号处理，输出电信号。

在一种可能的设计中，如上所述的连续波调频相控阵激光雷达芯片，还包括：功率分配器；

所述功率分配器的输入端通过波导连接所述输入耦合器，所述功率分配器的输出端连接所述第一耦合器以及所述接收光处理层；

所述功率分配器，用于对耦合到所述芯片上的光进行能量分配，得到发射光和本地光，所述发射光被传输至所述第一耦合器，所述本地光被传输至所述接收光处理层。

在一种可能的设计中，如上所述的连续波调频相控阵激光雷达芯片，所述接收光处理层包括：平衡探测器和第二耦合器；