[发明专利]具有多模波导光电检测器的LIDAR系统

说明书

提供一种光检测和测距(LIDAR)设备，其包括被配置为发射光束的光源。LIDAR设备还包括自由空间光学器件，该自由空间光学器件被配置为接收光束的第一部分作为目标信号以及光束的第二部分作为本地振荡信号，并且将目标信号和本地振荡信号组合。LIDAR设备包括被配置为接收组合信号的多模(MM)波导。

相关申请

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求于2019年4月4日提交的美国专利申请16/375,511的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开通常涉及用于提供跨两个维度对范围和速度的同时测量的光检测和测距(LIDAR)。

背景技术

快速扫描镜是在大多数常规LIDAR系统中用于照射场景的主要组件。一个镜通常沿着X方向(方位角)快速扫描，而另一镜沿着Y方向(仰角)缓慢扫描。光发射和来自目标反射的检测通常经由单模光纤同轴地完成。收集到的光具有用于提取范围和潜在的速度信息的测量延迟或改变的频率特征。当逐点检测到的范围信息与来自扫描镜的角位置反馈组合时，可以建立3D点云。

为了实现更高的帧频，增加镜的角速度，特别是在更快扫描方向上的扫描器(在本文情况下为X扫描器)的角速度。当使用具有高角速度的镜和基于单模光纤的检测时，来自远处对象的目标信号严重劣化。信号劣化主要是由于从光学信号(脉冲或扫频)的发射时间起到来自远处散射目标的同一信号的收集时间为止扫描器镜的角位置的差异。这种轻微的角改变导致光纤尖端处的目标信号的走离，从而降低耦合效率，这将其本身表现为较弱的信号检测。随着光纤直径减小，例如直径为～10μm的单模光纤，或者随着镜的角速度增加，这种劣化变得更严重。

发明内容

本公开包括但不限于以下示例实现。

一些示例实现提供一种光检测和测距设备即LIDAR设备，其包括被配置为发射光束的光源。所述LIDAR设备包括自由空间光学器件，其被配置为：接收所述光束的第一部分作为目标信号以及所述光束的第二部分作为本地振荡信号，以及将所述目标信号和所述本地振荡信号组合。所述LIDAR设备还可以包括多模(MM)波导，所述多模波导被配置为接收组合信号。

一些示例实现提供一种方法，包括：由光检测和测距系统即LIDAR系统的光源生成朝向目标的光束。该方法包括由所述LIDAR系统接收与所述目标对所述光束的反射相关联的目标信号和与自由空间光学器件对所述光束的反射相关联的本地振荡信号。该方法还包括将所述目标信号和所述本地振荡信号组合到多模波导即MM波导中。

通过阅读以下详细描述以及下面简要描述的附图，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得明显。本公开包括本公开中所阐述的两个、三个、四个或更多个特征或要素的任何组合，而不管这些特征或要素是否在本文描述的特定示例实现中明确组合或以其它方式叙述。除非本公开的上下文另有明确规定，否则本公开旨在整体地阅读，使得本公开的任何可分离的特征或要素在其任何方面和示例实现中都应被视为可组合的。

因此，应当理解，提供本发明内容仅仅是为了总结一些示例实现，以提供对本公开的一些方面的基本理解。因此，应当理解，上述示例实现仅仅是示例，并且不应被解释为以任何方式缩小本公开的范围或精神。通过以下结合附图进行的详细描述，其它示例实现、方面和优点将变得明显，其中附图通过示例的方式示出一些所描述的示例实现的原理。

附图说明

从下面给出的详细描述和本公开的各个方面和实现的附图将更全面地理解本公开的实施例和实现，然而，不应将本公开限制于具体实施例或实现，而是仅用于解释和理解。

图1示出根据本公开的示例实现的LIDAR系统。

图2示出根据本公开的实施例的扫描系统的光学电路的方面。

图3示出根据本公开的实施例的LIDAR系统的方面。