CN115291194A - 光收发模组、激光雷达、自动驾驶***及可移动设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种光收发模组、激光雷达、自动驾驶***及可移动设备。光收发模组包括光源模块与硅光芯片。光源模块用于产生探测待测目标的第一光信号与传输给硅光芯片的第二光信号。硅光芯片包括光接收模块、偏振转换模块和光电探测模块。光接收模块包括用于接收第一反射光信号的至少两个波导或多模波导，光接收模块被配置为将接收的第一反射光信号输出为至少两个第二反射光信号，第二反射光信号为基模光信号。偏振转换模块用于接收各第二反射光信号，并输出与第二光信号的偏振态相同的第三反射光信号。光电探测模块用于接收第三反射光信号以及第二光信号中至少部分光信号。该光收发模组可改善当前接收第一反射光信号时的接收效率低的现状。

Description

光收发模组、激光雷达、自动驾驶***及可移动设备

技术领域

本申请涉及激光雷达技术领域，尤其涉及光收发模组、激光雷达、自动驾驶***及可移动设备。

背景技术

调频连续波激光雷达具有抗干扰能力强、测距精度高等优势，广泛应用于自动驾驶场景，是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。一般地，激光雷达包括光收发模组和光束扫描模组。光收发模组用于发射用于探测待测目标的第一光信号和用于与反射光信号进行拍频的第二光信号。光束扫描模组用于将第一光信号偏转至待测目标，光束扫描模组中包括可转动的扫描部件，从而使第一光信号在激光雷达之外扫描形成探测视场。第一光信号经由待测目标反射而形成上述反射光信号，光束扫描模组还用于接收反射光信号并偏转至光收发模组，以使光收发模组接收该反射光信号，进而使该反射光信号与上述第二光信号拍频形成拍频信号，以便于获取待测目标的探测信息，如距离、速度和反射率。

发明内容

当前，光收发模组一般通过一根光纤（如单模光纤）或波导来接收反射光信号，而这使得光收发模组整体接收反射光信号时的接收效率较低。

本申请实施例提供了一种光收发模组、激光雷达、自动驾驶***及可移动设备，旨在改善当前光收发模组在接收反射光信号时接收效率较低的现状。

第一方面，本申请实施例提供了一种激光雷达，其包括光源模块与硅光芯片。所述光源模块用于产生第一光信号与第二光信号，所述第一光信号用于探测待测目标，所述第二光信号用于传输给所述硅光芯片，所述硅光芯片用于接收所述第二光信号以及由所述待测目标反射所述第一光信号而形成的第一反射光信号。所述硅光芯片包括光接收模块、偏振转换模块与光电探测模块。光接收模块包括用于接收所述第一反射光信号的多模波导或至少两个波导，所述光接收模块被配置为将接收的所述第一反射光信号输出为至少两个第二反射光信号，其中，所述第二反射光信号为基模光信号。偏振转换模块用于接收各所述第二反射光信号，并输出与所述第二光信号的偏振态相同的第三反射光信号。所述光电探测模块用于接收所述第三反射光信号以及所述第二光信号中的至少部分光信号。

在一些实施例中，所述光接收模块包括至少两个波导，所述至少两个波导包括第一波导与第二波导。第一波导包括沿第一方向延伸的第一耦合区，所述第一耦合区用于接收所述第一反射光信号。第二波导与所述第一耦合区之间沿第二方向间隔设置，所述第二波导用于接收所述第一反射光信号，所述第二波导与所述第一波导被配置为可使所述第二波导中的光信号耦合进入所述第一耦合区，其中，所述第二方向为与所述第一方向垂直的方向。所述光接收模块还包括模式解复用器，所述模式解复用器用于接收所述第一波导输出的所述第一反射光信号，并将所述第一反射光信号转化为至少两个所述第二反射光信号输出。

在一些实施例中，所述第一耦合区包括相对的第一输入端与第一输出端，所述第一输入端用于接收所述第一反射光信号，自所述第一输入端至所述第一输出端，所述第一耦合区的截面轮廓逐渐扩张。所述第二波导包括相对的第二输入端与第二输出端，所述第二输入端用于接收所述第一反射光信号，自所述第二输入端至所述第二输出端，所述第二波导的截面轮廓逐渐收缩，以使经由所述第二输入端进入所述第二波导的所述第一反射光信号可耦合进入所述第一波导。

在一些实施例中，所述至少两个波导包括一个所述第一波导以及两个所述第二波导。沿所述第二方向，两个所述第二波导分别设于所述第一波导的两侧。

在一些实施例中，所述模式解复用器包括第三波导与第四波导。第三波导沿第三方向延伸，并用于接收所述第一波导输出的所述第一反射光信号，并输出基模横电模光信号，所述第三波导包括第一耦合部、第二耦合部与第三耦合部。第四波导包括第四耦合部，所述第四耦合部与所述第一耦合部沿第四方向相对设置，所述第一耦合部与所述第四耦合部被配置为可使所述第一耦合部中的非基模横电模光信号耦合进入所述第四耦合部，并将进入所述第四耦合部的所述非基模横电模光信号转化为基模横电模光信号，以使所述第四波导输出所述基模横电模光信号。第五波导包括第五耦合部，所述第五耦合部与所述第二耦合部沿所述第四方向相对设置，所述第二耦合部与所述第五耦合部被配置为可使所述第二耦合部中的非基模横磁模光信号耦合进入所述第五耦合部，并将进入所述第五耦合部的所述非基模横磁模光信号转化为基模横磁模光信号，以使所述第五波导输出所述基模横磁模光信号。第六波导包括第六耦合部，所述第六耦合部与所述第三耦合部沿所述第四方向相对设置，所述第三耦合部与所述第六耦合部被配置为可使所述第三耦合部中的基模横磁模光信号耦合进入所述第六耦合部，以使所述第四波导输出所述基模横磁模光信号。所述光接收模块被配置为通过所述第三波导、所述第四波导、所述第五波导与所述第六波导分别输出一个所述第二反射光信号。

在一些实施例中，所述偏振转换模块包括第七波导、第八波导、第一偏振旋转器与第二偏振旋转器。第七波导用于接收所述第三波导输出的所述基模横电模光信号，并将所述基模横电模光信号输出至所述光电探测模块。第八波导用于接收所述第四波导输出的所述基模横电模光信号，并将所述基模横电模光信号输出至所述光电探测模块。第一偏振旋转器用于接收所述第五波导输出的所述基模横磁模光信号，并将所述基模横磁模光信号转换为横电模光信号，并将所述横电模光信号输出至所述光电探测模块。第二偏振旋转器用于接收所述第六波导输出的所述基模横磁模光信号，并将所述基模横磁模光信号转换为横电模光信号，并将所述横电模光信号输出至所述光电探测模块。所述偏振转换模块被配置为通过所述第七波导、所述第八波导、所述第一偏振旋转器与所述第二偏振旋转器各输出一个所述第三反射光信号。

在一些实施例中，所述至少两个波导包括两个以上第一波导。所述第一波导为单模波导，所述第一波导包括相对的第一输入端与第一输出端，所述第一输入端用于接收第一反射光信号，所述第一输出端用于输出所述第二反射光信号。所述第一波导包括第一部分，所述第一部分包括相对的第一端与第二端，所述第一端为第一输入端。相邻的两个所述第一波导之间，两个所述第一部分相对设置，两个所述第一部分之间自所述第一端至所述第二端的距离逐渐变大。

在一些实施例中，自所述第一端至所述第二端，所述第一部分的截面轮廓逐渐扩张。

在一些实施例中，所述第一波导还包括第二部分，所述第二部分连接于所述第二端。沿所述第一波导的延伸路径，所述第二部分的截面轮廓保持恒定。

在一些实施例中，所述偏振转换模块包括两个以上偏振分束旋转器。每个所述偏振分束旋转器对应一个所述第一波导设置，以接收所述第一波导输出的所述第二反射光信号，并输出两个与所述第二光信号的偏振态相同的所述第三反射光信号。

在一些实施例中，所述光电探测模块包括光混频器与第二平衡光电探测器。所述光混频器与所述偏振转换模块输出的所述第三反射光信号的数量相同，每个所述光混频器用于接收所述第二光信号中的至少部分光信号以及一个所述第三反射光信号，以使所述第二光信号中的至少部分光信号与所述第三反射光信号拍频而生成拍频信号。第二平衡光电探测器与所述光混频器连接，用于对所述拍频信号进行平衡探测。

第二方面，本申请实施例还提供一种激光雷达。该激光雷达包括上述的光收发模组。

在一些实施例中，所述激光雷达还包括环形器与光束扫描模组。所述环形器具有第一端口、第二端口与第三端口，所述环形器被配置为使经由所述第一端口接收的光束信号经由所述第二端口输出，以及使经由所述第二端口接收的光束信号经由所述第三端口输出，所述第一端口用于接收所述光收发模组输出的所述第一光信号。光束扫描模组用于接收由所述第二端口输出的所述第一光信号，并将所述第一光信号偏转至所述激光雷达之外以探测待测目标，所述光束扫描模组还用于接收经由待测目标反射回的所述第一反射光信号，并将所述第一反射光信号偏转至所述第二端口。所述硅光芯片用于接收经由所述第三端口输出的所述第一反射光信号。

第三方面，本申请实施例还提供一种自动驾驶***。该自动驾驶***包括上述的激光雷达。

第四方面，本申请实施例还提供一种可移动设备。该可移动设备包括上述的激光雷达或自动驾驶***。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

上述光收发模组通过多模波导或至少两个波导来接收第一反射光信号，从而可提升接收时的光功率。即是，该光收发模组可以改善当前接收第一反射光信号时的接收效率低的现状。另外，该光收发模组通过光接收模块与偏振转换模块共同配合，将接收的第一反射光信号转换为与第二光信号偏振态相同的、光模式为基模的第三反射光信号，并将第三反射光信号耦合进入光电探测模块；如此，原本接收的为非基模的光信号也可以得到利用，从而可提升第一反射光信号的利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例其中一实施例提供的光收发模组应用于激光雷达进行探测时的示意图；

图2是图1中光收发模组的一种具体实施方式的示意图；

图3是图2中光放大模块的另一种具体实施方式的示意图；

图4是图2中光接收模块中的光耦合单元的示意图；

图5是图2中光接收模块中的模式解复用器的示意图；

图6是图2中偏振转换模块的示意图；

图7是图2中光接收模块的另一种具体实施方式的示意图；

图8是图2中偏振转换模块的另一种具体实施方式的示意图

图9是本申请其中一实施例提供的激光雷达的示意图；

图10是本申请其中一实施例提供的自动驾驶***的示意图；

图11是本申请其中一实施例提供的可移动设备的示意图。

图中：

100、光收发模组；

110、光源模块；111、激光器；112、分光单元；113、导光单元；114、第一准直透镜；115、第一隔离器；116、第一聚焦透镜；

120、光放大模块；121、半导体放大器芯片；122、第一光纤；123、第二聚焦透镜；

130、硅光芯片；131、模斑转换器；132、第一分光器；133、第二分光器；1331、光延迟线；1332、光传输线；1333、光纤耦合器；1334、第一平衡光电探测器；134、第三分光器；135、光接收模块；136、偏振转换模块；137、光电探测模块；135a、光耦合单元；135b、模式解复用器；1351、第一波导；13511、第一耦合区；13522、第一延伸区；1352、第二波导；1353、第三波导；13531、第一耦合部；13532、第二耦合部；13533、第三耦合部；13534、第一延伸部；13535、第二延伸部；13536、第三延伸部；1354、第四波导；13541、第四耦合部；13542、第四延伸部；1355、第五波导；13551、第五耦合部；13552、第五延伸部；1356、第六波导；13561、第六耦合部；13562、第六延伸部；1361、第七波导；1362、第八波导；1363、第一偏振旋转器；1364、第二偏振旋转器；1371、光混频器；1372、第二平衡光电探测器；

140、收容壳；

200、环形器；210、第二反射镜；

300、光束扫描模组；

400、待测目标；

120´、光放大模块；121´、光纤放大器；122´、第一光纤；

135´、光接收模块；136´、偏振转换模块；1351´、第一波导；13511´、第一部分；13512´、第二部分；1361´、第一偏振分束器；1362´、第二偏振分束器；

1、激光雷达；

2、自动驾驶***；

3、可移动设备；31、设备主体。

具体实施方式

为使得本申请实施例的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、 “第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

相关技术中，激光雷达的光接收模组可以使用单模光纤、多模光纤和少模光纤来接收经待测目标反射回来的反射光信号。由于激光雷达的相干探测通常只工作在单模条件下进行，因此激光雷达的光接收模组常采用单根单模光纤或者单根波导实现对反射光信号的接收。一方面由于单模光纤的模场直径尺寸较小，其使得接收***的接收效率较低；另一方面反射光信号在经过光束扫描模组时，相对于第一光信号经过光束扫描模组时已经经过了一段时间，光束扫描模组中的扫描部件位置发生改变，故反射光信号落在光接收模组上可能相对于单模光纤的位置发生一定偏移，而这会进一步降低单模光纤对反射光信号的接收效率。

为了更清楚的描述本申请实施例的技术方案，在描述之前，对本申请中的一些概念进行详细描述以便更好的理解本方案。

非基模光信号，可以指阶数大于或等于1的高阶模式的光信号。

基模光信号，可以指阶数为0的低阶模式的光信号。

基模横电模光信号（附图中以TE0示出），可以指电场方向与传播方向垂直，且阶数为0的横电模光信号。

非基模横电模光信号（附图中以TE1示出），可以指电场方向与传播方向垂直，且阶数大于或等于1的横电模光信号。

基模横磁模光信号（附图中以TM0示出），可以指磁场方向与传播方向垂直，且阶数为0的横磁模光信号。

非基模横磁模光信号（附图中以TM1示出），可以指磁场方向与传播方向垂直，且阶数大于或等于1的横电模光信号。

下面结合具体的实施例对本申请进行详细说明。

请参见图1，其示出了为本申请其中一实施例提供的光收发模组100应用于激光雷达1进行探测时的示意图，该光收发模组100包括光源模块110与硅光芯片130。其中，光源模块110用于产生第一光信号与第二光信号，该第一光信号用于在光收发模组100之外探测待测目标，该第二光信号用于传输给硅光芯片130。硅光芯片130则用于接收上述第二光信号以及由上述待测目标反射第一光信号而形成的第一反射光信号，并根据该第二光信号和第一反射光信号，获得上述待测目标的相关的探测信息，如距离、速度、反射率等。

请参阅图2至图9，硅光芯片130包括光接收模块135、偏振转换模块136和光电探测模块137。其中，光接收模块135包括至少两个波导，该至少两个波导用于接收第一反射光信号，该光接收模块135被配置为将接收的第一反射光信号输出为至少两个第二反射光信号；其中，第二反射光信号为基模光信号。偏振转换模块136用于接收上述各第二反射光信号，并将接收的第二反射光信号输出为与第二光信号的偏振态相同的第三反射光信号。光电探测模块137用于接收第三反射光信号以及第二光信号中的至少部分光信号，并根据该第三反射光信号与第二光信号中的至少部分光信号获得上述相关信息。值得说明的是，本申请文件中所述的某部件用于接收某光束，意为该部件用于接收该光束的全部或部分，例如未分束的光合或分束后的光束。

接下来，结合各附图对本申请提供的光收发模块作出说明。请参阅图2，其示出了图1中光收发模组100的一种具体实施方式的示意图。本实施例中，该光收发模组100包括收容壳140、光源模块110、光放大模块120和硅光芯片130，以下依次对上述结构作详细说明。

对于收容壳140，请参阅图2，该收容壳140设有一收容腔，以收容光源模块110和硅光芯片130。本实施例中，收容壳140由金属制成，即收容壳140为金属收容壳140；可以理解的是，在本申请的其他实施例中，收容壳140亦可以由塑胶等其他的材料制成，本申请不对其作具体限定。

对于上述光源模块110，请继续参阅图2，该光源模块110包括激光器111、分光单元112和导光单元113。激光器111用于生成光信号，并将该光信号传输至分光单元112；例如，激光器111用于生成调频连续波光信号，即该光收发模块可应用于调频连续波激光雷达1。激光器111可以呈芯片样式，亦可以呈在芯片的基础上集成有其他结构的样式。分光单元112则用于接收该光信号，并将该光信号分束为第一光信号与第二光信号；其中，第一光信号用于探测待测目标，第二光信号则射向硅光芯片130。可选地，分光单元112包括分光镜；可以理解的是，在本申请的其他实施例中，分光单元112亦可以为光纤耦合器1333等其他可实现光分束的分光器件。导光单元113用于接收第一光信号，并将其传输至光放大模块120。本实施例中，导光单元113包括第一反射镜，该反射镜用于接收第一光信号，并将其反射至光放大模块120。该导光单元113的设置便于调整光路，使得经其射向光放大模块120的第一光信号的方向与经分光单元112射向硅光芯片130的第二光信号的方向相同，进而有利于使光放大模块120与硅光芯片130如图2所示大致平行设置，也有利于光放大模块120的输出端与硅光芯片130对应发射光信号的输入端位于收发模组的同一端，从而便于该收发模组在同一端进行探测光的发射和接收。可以理解的是，即使本实施例中导光单元113是以包括上述第一反射镜为例进行说明，但本申请并不局限于此，其具体结构组成可以是多样的；例如，在本申请其他的一些实施例中，导光单元113亦可以包括位于分光单元112与第一反射镜之间的透镜组；又例如，在本申请其他的另一些实施例中，该导光单元113包括多个反射镜的组合；还例如，导光单元113为用于导光的光纤，在此不一一详举。

进一步地，该光源模块110还包括第一准直透镜114与第一隔离器115。沿激光器111至分光单元112的光路，该第一准直透镜114与第一隔离器115依次设于激光器111与分光单元112之间。其中，第一准直透镜114用于对激光器111发射的光信号进行准直，并将准直后的光信号传输至第一隔离器115。第一隔离器115用于在将准直后的光信号传输至分光单元112的同时，对经由分光单元112反射回来的光进行隔离，以防止反射回来的光进入激光器111，进而影响激光器111的正常工作。

进一步地，为便于提升第二光信号耦合进入硅光芯片130的效率，该光源模块110还包括第一聚焦透镜116。具体地，该第一聚焦透镜116设于分光单元112与硅光芯片130之间，其用于接收经由分光单元112出射的第二光信号，并将该第二光信号聚焦耦合进入硅光芯片130上相应的接光结构。

应当理解，即使本实施例中光源模块110由分光单元112对激光器111所发射的光信号进行分束，以得到第一光信号与第二光信号，但本申请并不局限于此，只要保证光源模块110可以产生上述第一光信号与上述第二光信号即可；例如，在其他的实施例中，光源模块110可以包括两个激光器111，其中一激光器111用于产生第一光信号，另一激光器111用于产生第二光信号。

对于上述光放大模块120，请继续参阅图2，其用于接收上述第一光信号，更具体地说是由导光单元113出射的第一光信号，并对该第一光信号进行放大，并输出放大后的第一光信号；该放大后的第一光信号用于探测待测目标。本实施例中，光放大模块120包括半导体放大器（Semiconductor Optical Amplifier，SOA）芯片与第一光纤122。其中，SOA芯片121设于导光单元113的光路下游，SOA芯片121用于接收经由导光单元113输出的第一光信号并对该第一光信号进行放大，以输出放大后的第一光信号。第一光纤122设于SOA芯片121的光路下游，第一光纤122的一端收容于上述收容壳140，并朝向SOA芯片121设置，另一端则伸出收容壳140；该第一光纤122用于接收SOA芯片121输出的第一光信号，并将该第一光信号输出至该光收发模组100之外。可以理解的是，即使本实施例中，光放大模块120同时包括SOA芯片121与第一光纤122，但在本申请的其他实施例中，第一光纤122亦可以是省略的；相应地，经SOA芯片放大后的第一光信号直接输出至该光放大模块120在之外。

进一步地，为便于提升第一光信号耦合进入SOA芯片121的效率，该光放大模块120还包括第二聚焦透镜123。具体地，该第二聚焦透镜123设于导光单元113与SOA芯片121之间，其用于接收经由导光单元113输出的第二光信号，并聚焦耦合进入SOA芯片121。

应当理解，即使上述实施例是以SOA芯片121为光放大器件为例，对该光放大模块120进行说明，但本申请并不局限于此。例如，请参阅图3，其示出了图2中光收发模组100的另一种具体实施方式的示意图，本实施例中，光放大模块120´包括光纤放大器121´与第一光纤122´。其中，第一光纤122´的一端位于收容壳140内，并朝向上述导光单元113设置，其另一端可以是收容于收容壳140内，亦可以伸出收容壳140；该第一光纤122´用于接收导光单元113输出的第一光信号，并将其传输至光纤放大器121´。光纤放大器121´位于上述收容壳140之外，其位于第一光纤122´的光路下游；该光纤放大器121´用于接收上述第一光纤122´输出的第一光信号，以将该第一光信号进行放大，并将放大后的第一光信号输出，以使该放大后的第一光信号可用于对待测目标进行探测。可选地，光纤放大器121´为掺铒光纤放大器。较优地，第一光纤122´为透镜光纤，从而在一定程度上提升第一光信号耦合进入第一光纤的效率。

对于上述硅光芯片130，请继续参阅图2，硅光芯片130包括衬底、模斑转换器131、第一分光器132、第二分光器133、光延迟线1331、光传输线1332、光纤耦合器1333、第一平衡光电探测器1334、第三分光器134、光电探测模块137、光接收模块135与偏振转换模块136。模斑转换器131对应上述分光单元112和第一聚焦透镜116设置，其用于接收第二光信号，并将第二光信号耦合进入硅光芯片130中的其他器件，例如本申请实施例中，第二光信号经模斑耦合器耦合后可以进入第一分光器132，可以提升模场匹配程度，可以减小模式失配损耗，可以提升光的耦合效率。第一分光器132与模斑转换器131的输出端连接，该第一分光器132用于接收第二光信号，并将该第二光信号分束为第一本振光信号与第二本振光信号。

第二分光器133与第一分光器132连接，其用于接收第一本振光信号并将该第一本振光信号分为第三本振光信号和第四本振光信号。光纤耦合器1333具有第一输入端口与第二输入端口；第一输入端口通过光延迟线1331与第二分光器133连接，以接收第三本振光信号；第二输入端口通过光传输线1332与第二分光器133连接，以接收第四本振光信号；光纤耦合器1333用于将延迟后的第三本振光信号和未进行延迟的第四本振光信号进行混频，并得到第一拍频信号与第二拍频信号。光纤耦合器1333还具有第一输出端口与第二输出端口，第一输出端口用于供第一拍频信号输出，第二输出端口用于供第二拍频信号输出。可选地，光纤耦合器1333为3Db耦合器；第一拍频信号与第二拍频信号的相位差为180度。第一平衡光电探测器1334与光纤耦合器1333连接；具体来说，第一平衡光电探测器1334分别与上述第一输出端口及第二输出端口连接，以接收第一拍频信号与第二拍频信号，并对第一拍频信号和第二拍频信号进行平衡探测。上述第二分光器133、光纤耦合器1333、光延迟线1331、光传输线1332和第一平衡光电探测器1334构成了该激光雷达1的信号校准路。

第三分光器134与第一分光器132连接，其用于接收第二本振光信号并将该第二本振光信号分束为多束第五本振光信号，该第五本振光信号用于传输至光电探测模块137。

光接收模块135用于接收第一反射光信号，该第一反射光信号为待测目标反射上述第一光信号后形成的光信号。光接收模块135包括至少两个波导，其通过该至少两个波导接收第一反射光信号；光接收模块135在接收第一反射光信号之后，将接收的第一反射光信号输出为基模状态的至少一个第二反射光信号；即是说，第二反射光信号为基模光信号。本实施例中，光接收模块135包括上述至少两波导以及模式解复用器135b。其中，该至少两波导构成一个光耦合单元135a，该光耦合单元135a用于将接收的第一反射光信号复用至其内的一个波导内；模式解复用器135b则用于将复用后的第一反射光信号解复用成至少两个基模光信号，即上述至少两个第二反射光信号。

请先参阅图4，其示出了该光耦合单元135a的示意图，该光耦合单元135a包括邻近设置的第一波导1351与第二波导1352。第一波导1351包括沿图示第一方向X延伸的第一耦合区13511，所述第一耦合区13511用于接收第一反射光信号。第二波导1352与上述第一耦合区13511之间沿第二方向Y间隔排布，并且邻近设置，该第二波导1352亦用于接收第一反射光信号；其中，第二方向Y与第一方向X垂直。第二波导1352与第一波导1351被配置为可使第二波导1352中的光信号耦合进入第一耦合区13511。

具体地，第一耦合区13511包括沿上述第一方向相对设置的第一输入端与第一输入端。第一输入端背离上述偏振转换模块136和光电探测模块137设置，其用于接收第一反射光信号；第一输出端相对于第一输入端更靠近上述偏振转换模块136和光电探测模块137设置。第一耦合区13511整体呈楔形，自第一输入端至第一输出端，第一耦合区13511的截面轮廓逐渐扩张。第二波导1352整体亦沿上述第一方向X延伸，其包括相对的第二输入端与第二输出端。第二输入端靠近上述第一输入端设置，其用于接收第一反射光信号；第二输出端则靠近上述第一输出端设置。第二波导1352亦整体呈楔形，自第二输入端至第二输出端，该第二波导1352的截面轮廓逐渐收缩。如此，经由第二输入端进入第二波导1352的第一反射光信号，会在第二波导1352中自第二输入端向第二输出端传输的过程中逐渐耦合进入第一波导1351。

一般地，为使第一耦合区13511与第二波导1352之间具有较佳的耦合效果，该第一波导1351与第二波导1352满足：0<G₁<W₁₁，0<G₂<W₁₁；其中，G₁为第一输入端与第二输入端之间的间隙，G₂为第一输出端与第二输出端之间的间隙，W₁₁为第一输入端沿图示第二方向的宽度。上述设置一方面可以保证第二波导1352与第一波导1351之间具有较佳的耦合效果；另一方面还可使第一波导1351与第二波导1352之间的间距较小，从而保证第一反射光信号在以偏离第一波导1351较小程度的方式进入光耦合单元135a的时候，偏离第一波导1351的第一反射光信号的部分能够经由第二波导1352进入光耦合单元135a，从而在一定程度上提升第一反射光信号的耦合效率。此外，将第一耦合区13511与第二波导1352沿第一方向X的长度L₁设置为较长也有利于提升上述耦合效率。

本实施例中，第二输入端在沿第二方向的宽度为W₂₁，单模波导的宽度为W₀；该第一波导1351与第二波导1352满足：W₁₁及W₂₁均与单模波导的尺寸相接近。例如，0.8<W₁₁/W₀<1.2，0.8<W₂₁/W₀<1.2。该设置便于第一波导1351与第二波导1352通过适配的模场来接收空间中返回的第一反射光信号。

可选地，该光耦合单元135a包括一个第一波导1351与两个第二波导1352。沿上述第二方向，两第二波导1352分别设于第一波导1351的两侧，如此设置可以提高该光耦合单元135a接收第一反射光的接收效率。可以理解的是，在本申请的其他实施例中，上述光耦合单元135a亦可以包括三个以上的第二波导；例如，沿第二方向Y，第一波导的一侧设有两个以上第二波导，另一侧设有一个以上第二波导。此外，上述光耦合单元亦可以包括两个以上的第一波导，相应地，每一第一波导对应设有可实现光信号耦合的第二波导。

本实施例中，第一波导1351还包括第一延伸区13512。第一延伸区13512连接于上述第一输出端，并沿第一方向延伸；即第一延伸区13512是相对于第二波导1352超出设置的。第一延伸区13512与第一耦合区13511在交接处的截面一致；并且，自靠近第一耦合区13511的一端至远离第一耦合区13511的一端，第一延伸区13512的截面轮廓逐渐扩张，即第一延伸区13512背离第一耦合区13511的一端的尺寸较大。本实施例中，第一延伸区13512与第一耦合区13511的倾斜角一致，从而使该第一波导1351呈一体式的楔形结构。该光耦合单元135a通过第一延伸区13512背离第一耦合区13511的一端输出所接收的第一反射光信号。值得一提的是，上述第一波导1351与第二波导1352的设置使得，光耦合单元135a在输出第一反射光信号时可能具有四种模式的光信号，分别为基模横电模光信号、基模横磁模光信号、非基模横电模光信号和非基模横磁模光信号。

请再参阅图5，其示出了模式解复用器135b的示意图，该模式解复用器135b用于接收上述第一波导1351输出的第一反射光信号，并将接收到的第一反射光信号输出为模式为基模的至少两个第二反射光信号。具体地，模式解复用器135b包括第三波导1353、第四波导1354、第五波导1355和第六波导1356。其中，第三波导1353沿图示第三方向U延伸，其用于接收第一波导1351输出的第一反射光信号，并输出基模的横电模信号，第三波导1353包括沿光路顺次设置的第一耦合部13531、第二耦合部13532与第三耦合部13533。值得说明的是，本申请文件中所述的“第三方向”为第三波导1353的延伸方向；在本实施例中，该第三方向U与上述第一方向X平行或共线，当然，在本申请的其他实施例中，该第三方向U亦可以和第一方向X具有夹角，本申请不对其作具体限定。

第四波导1354包括第四耦合部13541，该第四耦合部13541与第一耦合部13531之间沿图示第四方向V相对设置；其中，第四方向V为与第三方向U垂直的方向。该第一耦合部13531与第四耦合部13541被配置为可使第一耦合部13531中的非基模横电模光信号耦合进入第四耦合部13541，并转化为基模的横电模信号，以使第四波导1354输出基模的横电模信号。具体地，沿第一耦合部13531的光路上游端指向其下游端的方向，第一耦合部13531的截面轮廓逐渐收缩，第四耦合部13541的截面轮廓则逐渐扩张；通过对第一耦合部13531与第四耦合部13541形状、距离的合理设置，可以使上述非基模横电模光信号耦合进入第四耦合部13541。另外，第四耦合部13541的光路下游端的宽度为W₄₂，其与上述单模波导的宽度W₀相接近，例如第四耦合部13541满足：0.8<W₄₂/W₀<1.2；如此则可以控制耦合进入第四耦合部13541中的光信号进一步为基模横电模信号。

此外，第四波导1354还包括第四延伸部13542。请继续参阅图5，第四延伸部13542的一端连接于第四耦合部13541的光路下游段，另一端延伸至与第三波导1353背离上述第一波导1351的一端大致对齐。本实施例中，第四延伸部13542包括第一区域与第二区域。该第一区域的一端连接于第四耦合部13541，另一端远离第三波导1353延伸，以拉大其与第三波导1353之间的距离，进而降低两者的串扰；第二区域则沿上述第三方向U延伸，其一端连接于第一区域，另一端延伸至与第三波导1353的输出端对齐。第四延伸部13542的宽度与第四耦合部13541的宽度一致，以使第四波导1354通过其背离第一波导1351输出上述基模横电模光信号。

第五波导1355包括第五耦合部13551，该第五耦合部13551与第二耦合部13532之间沿图示第四方向相对设置。该第二耦合部13532与第五耦合部13551被配置为可使第二耦合部13532中的非基模横磁模光信号耦合进入第五耦合部13551，并转化为基模横磁模光信号，以使第五波导1355输出基模横磁模光信号。具体地，沿第二耦合部13532的光路上游端指向其下游端的方向，第二耦合部13532的截面轮廓逐渐收缩，第五耦合部13551的截面轮廓则逐渐扩张；通过对第二耦合部13532与第五耦合部13551形状、距离的合理设置，可以使上述非基模横磁模光信号耦合进入第五耦合部13551。另外，第五耦合部13551的光路下游端的宽度为W₅₂，其与上述单模波导的宽度W₀相接近，例如第五耦合部13551满足：0.8<W₅₂/W₀<1.2；如此则可以控制耦合进入第五耦合部13551中的光信号进一步为基模横磁模光信号。

此外，第五波导1355还包括第五延伸部13552。请继续参阅图5，第五延伸部13552的一端连接于第五耦合部13551的光路下游段，另一端延伸至与第三波导1353背离上述第一波导1351的一端大致对齐。本实施例中，第五延伸部13552包括第三区域与第四区域。该第三区域的一端连接于第五耦合部13551，另一端远离第三波导1353延伸，以拉大其与第三波导1353之间的距离，进而降低两者的串扰；第四区域则沿上述第三方向U延伸，其一端连接于第三区域，另一端延伸至与第三波导1353的输出端对齐。第五延伸部13552的宽度与第五耦合部13551的宽度一致，第五波导1355通过其背离第一波导1351输出上述基模横磁模光信号。

第六波导1356包括第六耦合部13561，该第六耦合部13561与第三耦合部13533之间沿图示第四方向相对设置。该第三耦合部13533与第六耦合部13561被配置为可使第三耦合部13533中的基模横磁模光信号耦合进入第六耦合部13561，以使第六波导1356输出基模横磁模光信号。具体地，沿第二耦合部13532的光路上游端指向其下游端的方向，第二耦合部13532的截面轮廓逐渐收缩，第六耦合部13561的截面轮廓则逐渐扩张；通过对第三耦合部13533与第六耦合部13561形状、距离的合理设置，可以使上述基模横磁模光信号耦合进入第六耦合部13561。另外，第六耦合部13561的光路下游端的宽度为W₆₂，其与上述单模波导的宽度W₀相接近，例如第六耦合部13561满足：0.8<W₆₂/W₀<1.2；如此则可以控制耦合进入第六耦合部13561中的光信号保持为基模横磁模信号。

此外，第六波导1356还包括第六延伸部13562。请继续参阅图5，第六延伸部13562的一端连接于第六耦合部13561的光路下游段，另一端延伸至与第三波导1353背离上述第一波导1351的一端大致对齐。本实施例中，第六延伸部13562包括第五区域与第六区域。该第五区域的一端连接于第六耦合部13561，另一端远离第三波导延伸，以拉大其与第三波导1353之间的距离，进而降低两者的串扰；第六区域则沿上述第三方向U延伸，其一端连接于第三区域，另一端延伸至与第三波导1353的输出端对齐。第六延伸部13562的宽度与第六耦合部13561的宽度一致，第六波导1356通过其背离第一波导1351输出上述基模横磁模光信号。

此外，第三波导1353还包括第一延伸部13534、第二延伸部13535与第三延伸部13536。其中，第一延伸部13534连接于第一耦合部13531与第二耦合部13532之间，其截面轮廓自第一耦合部13531至第二耦合部13532逐渐收缩。第二延伸部13535连接于第二耦合部13532与第三耦合部13533之间，其截面轮廓自第二耦合部13532至第三耦合部13533逐渐收缩。第三延伸部13536连接于第三耦合部13533背离第二耦合部13532的一端，其截面轮廓保持恒定。第三延伸部13536沿第四方向的宽度尺寸为W₃₂，其与上述单模波导的宽度W₀相接近，从而进一步保证第三延伸部13536输出单种模式的光信号，例如第三延伸部13536满足：0.8<W₃₂/W₀<1.2。

如此，该光接收模块135通过第三波导1353、第四波导1354、第五波导1355与第六波导1356各输出一个基模的第二反射光信号，分别为上述的基模横电模光信号、基模横电模光信号、基模横磁模光信号与基模横磁模光信号。

值得一提的是，虽然本实施例是以第一耦合部13531、第二耦合部13532与第三耦合部13533沿着第三波导1353的光路传输方向顺次设置为例进行说明，但本申请并不局限于此；例如，在本申请的其他实施例中，第一耦合部13531亦可以设置于第二耦合部13532与第三耦合部13533之间，亦或是，第三耦合部13533设置于第一耦合部13531与第二耦合部13532之间。

对于上述偏振转换模块136，请参阅图6，其示出了偏振转换模块136的示意图，本实施例中，上述第二光信号为横电模光信号；该偏振转换模块136则用于接收上述各第二反射光信号，并将接收的第二反射光信号输出为光模式为基模横电模光信号的第三反射光信号。具体地，偏振转换模块136包括第七波导1361、第八波导1362、第一偏振旋转器1363和第二偏振旋转器1364。

第七波导1361用于接收第三波导1353输出的第二反射光信号，并输出至上述光电探测模块137。由于第三波导1353所输出的第二反射光信号即是基模横电模光信号，其与上述第二光信号的偏振态相同；因此第七波导1361只需起到传输第二反射光信号的作用即可，其输出的光信号为上述第三反射光信号。可选地，第七波导1361为直线型波导；当然，在其他实施例中，第七波导1361亦可以为弧形波导等其他形式的波导。

第八波导1362用于接收第四波导1354输出的第二反射光信号，并输出至上述光电探测模块137。由于第四波导1354所输出的第二反射光信号即是基模横电模光信号，因此第七波导1361只需起到传输第二反射光信号的作用即可，其输出的光信号为上述第三反射光信号。可选地，第八波导1362为直线型波导；当然，在其他实施例中，第八波导1362亦可以为弧形波导等其他形式的波导。

第一偏振旋转器1363用于接收上述第五波导1355输出的第二反射光信号，并将其转换为横电模信号，并将该横电模信号输出至光电探测模块137。由于第五波导1355所输出的第二反射光信号是基模横磁模光信号，第一偏振旋转器1363在接收第二反射光信号之后会对其进行旋转，以得到基模横电模光信号，进而将该基模横电模光信号作为第三反射光信号输出至光电探测模块137。

第二偏振旋转器1364用于接收第六波导1356输出的第二反射光信号，并将其转换为横电模信号，并将该横电模信号输出至光电探测模块137。由于第六波导1356所输出的第二反射光信号是基模横磁模光信号，第二偏振旋转器1364在接收第二反射光信号之后会对其进行旋转，以得到基模横电模光信号，进而将该基模横电模光信号作为第三反射光信号输出至光电探测模块137。

应当理解，即使本实施例中偏振转换模块136的结构如上文所述，但本申请并不局限于此，只要保证其可以将接收的第二反射光信号输出为与第二光信号偏振态相同的第三反射光信号即可。例如，本申请其他的一些实施例中，偏振转换模块136可以包括四偏振分束旋转器，每一偏振分束旋转器用于接收第三波导1353、第四波导1354、第五波导1355和第六波导1356中一者所输出的第二反射光信号，并将该偏振分束旋转器中输出横电模光信号的端口与光电探测模块137实现光路连接。

另外，即使本实施例示意第二光信号为横电模光信号为例进行说明，但在其他实施例中，上述第二光信号亦可以为横磁模光信号；相应地，偏振转换模块136则被配置为将接收的第二反射光信号输出为基模横磁模光信号，此时偏振转换模块136的具体设置方式与前述的设置方式恰好相反，在此不赘述。

对于上述光电探测模块137，请继续参阅图2至图4，光电探测模块137包括光混频器1371与第二平衡光电探测器1372。其中，光混频器1371用于接收上述第二光信号中的至少部分光信号以及第三反射光信号，以使两者进行拍频而生成拍频信号。较优地，光混频器1371的数量与第三反射光信号的数量相同，每一光混频器1371的输入端一方面与上述第三分光器134的输出端连接，另一方面与第七波导1361、第八波导1362、第一偏振旋转器1363、第二偏振旋转器1364中的一个连接，以接收第二光信号以及第三反射光信号。第二平衡光电探测器1372与光混频器1371数量对应，每一第二平衡光电探测器1372连接一光混频器1371，其用于对上述拍频信号进行平衡探测。第二平衡光电探测器1372通过光电转换得到的电信号可以输出至光收发模组100之外的信号处理模块，以获得待测目标的距离、速度和反射率等信息。可以理解的是，在申请的其他实施例中，光混频器1371的数量亦可以少于第三反射光信号的数量。

应当理解，即使本实施例是以光电探测模块137包括混频器与平衡光电探测器为例进行说明，但本申请并不局限于此，只要保证光电探测模块137可以接收上述第二光信号中的至少部分光信号与第三反射光信号，以使两者进行拍频生成拍频信号，并对拍频信号进行光电转换即可。例如，在其他的实施例中，光电探测模块137亦可以包括光电探测器，每一光电探测器均用于接收上述第二光信号中的至少部分光信号与第三反射光信号。

综上所述，本申请实施例提供的光收发模组100包括光源模块110与硅光芯片130。其中，光源模块110用于产生第一光信号与第二光信号。硅光芯片130包括光接收模块135、偏振转换模块136和光电探测模块137。光接收模块135包括至少两个波导，至少两个波导用于接收第一反射光信号，光接收模块135被配置将接收的第一反射光信号输出为至少一个第二反射光信号，其中，第二反射光信号为基模光信号。偏振转换模块136用于接收各第二反射光信号，并将接收的第二反射光信号输出为与第二光信号的偏振态相同的第三反射光信号。光电探测模块137用于接收第三反射光信号以及第二光信号的至少部分。

该光收发模组100通过至少两个波导来接收第一反射光信号，从而可提升接收时的光功率。即是，该光收发模组100可以改善当前接收第一反射光信号时的接收效率低的现状。另外，该光收发模组100通过光接收模块135与偏振转换模块136共同配合将接收的第一反射光信号转换为与第二光信号偏振态相同的、光模式为基模的第三反射光信号，并将第三反射光信号耦合进入光电探测模块137；如此，原本接收的为非基模的光信号也可以得到利用，从而可提升第一反射光信号的利用效率。

值得说明的是，在本申请的其他实施例中，也可以采用多模波导替换上述的光耦合单元135a，相较于单模波导，其仍具有提升光接收效率的效果。但多模波导在接收上述第一反射光信号时容易存在模场失配的问题，并且在配套使用透镜耦合第一反射光信号进入多模波导时，透镜的NA（Numerical Aperture，数值孔径）值也是较低的，因此与前述实施例相比会在一定程度上降低耦合效率。

应当理解，即使上述实施例是以光接收模块135包括上述光耦合单元135a与模式解复用器135b为例进行说明，但本申请并不局限于此，光接收模块135的构造实则是多样的，只要保证其具有至少两个波导以用于接收第一反射光信号，并将接收的第一反射光信号输出为模式为基模的至少一个第二反射光信号即可；相应地，偏振转换模块136的构造也可以相应变化调整，即是偏振转换模块136的构造亦是多样的。

例如，请参阅图7，其示出了本申请其中光接收模块135的另一种具体实施方式的示意图，该光接收模块135包括至少两个波导，该至少两个波导具体包括两个第一波导1351。第一波导1351为单模波导，其包括沿自身延伸方向相对的第一输入端与第一输出端；其中，第一输入端用于接收上述第一反射光信号，第一输出端则用于将接收的第一反射光信号输出为第二反射光信号。由于第一波导1351为单模波导，所以第一波导1351所输出的第二反射光信号亦为基模光信号，该第二反射光信号可能包括基模横电模光信号和/或基模横磁模光信号。

两个第一波导1351的第一输入端之间的距离较近，以保证当第一反射光信号相对于一第一波导1351的第一输入端偏离时，可以耦合进入另一第一波导1351的第一输入端，进而提升第一反射光信号耦合进入光接收模块135的耦合效率。例如，相邻两第一波导1351的第一输入端之间的距离小于20μm。具体地，第一波导1351包括第一部分，该第一部分包括相对的第一端与第二端；其中，第一端为上述第一输入端，第二端则为第一部分远离第一端的一端。较优地，自所述第一端至所述第二端，该第一部分的截面轮廓逐渐扩张。例如，在一些实施例中，第一输入端的宽度介于0.05（微米）μm ~0.13μm之间，第一输入端的厚度介于0.15μm ~0.30μm之间，第一部分背离第一输入端的一端的宽度介于0.30μm ~0.50μm之间，厚度介于0.15μm ~0.30μm之间。该设置旨在保证第一波导1351传输基模光信号的同时，在第一输入端能够以适配的模场接收。相邻的两个第一波导1351之间，两个第一部分相对设置，并且两个第一部分之间自第一端至第二端的距离逐渐变大。该设置旨在保证光接收模块135具有较高耦合效率的同时，降低两个第一波导1351内的光信号发生串扰的概率。

本实施例中，第一波导1351还包括第二部分。第二部分的一端连接于第一部分背离第一输入端的一端，另一端构成上述第一输出端。沿第一波导1351的延伸路径，该第二部分的截面轮廓保持恒定。至于相邻两个第一波导1351的第二部分之间的相对关系，该两个第二部分之间的距离可以是自上述第二端起始逐渐变大，例如第二部分可以沿弧形延伸；该两个第二部分之间的距离也可以保持恒定，例如，第二部分可以沿直线延伸，两个第二部分之间平行设置；本申请不对其作具体限定。

较优地，两个第一波导1351之间呈对称设置。如此可在一定程度上便于偏振转换模块136中各器件的有序布局。

由于光接收模块135的构造发生改变，偏振转换模块136也需适应性调整。例如，图8示出了偏振转换模块136的一种具体实施方式的示意图，该偏振转换模块136包括两个偏振分束旋转器。每一偏振分束器对应一第一波导1351设置，其用于接收第一波导1351输出的第二反射光信号，并输出两个与上述第二光信号的偏振态相同的第三反射光信号，各所述第三反射光信号进入上述光电探测模块137。值得说明的是，通过偏振分束旋转器实现对基模横电模光信号与基模横磁模光信号分别输出的方式是多样的；例如，在一些实施例中，偏振分束旋转器首先可以将第二反射光信号分为两个正交的线偏振态的光束信号，即基模横电模光信号和基模横磁模光信号，然后，可以保持基模横电模光信号不变并进行输出，将基模横磁模光信号转换成基模横电模光信号并输出；例如，在另一些实施例中，偏振分束旋转器首先可以通过一波导将第二反射光信号中的基模横电模光信号保持不变，将基模横磁模光信号转换为非基模横磁模光信号，然后将非基模横磁模光信号耦合至另一波导并转换为基模横电模光信号，之后通过两个波导分别输出基模横电模光信号。

值得一提的是，在本申请的其他实施例中，第一波导1351的数量亦可为三个以上；相应地，此时相邻两个第一波导1351满足上述条件即可，如相邻两个第一波导1351的第一部分之间间距自第一端至第二端逐渐变大。

又例如，在本申请其他的一些实施例中，光接收模块135与偏振转换模块136还可以在图2至图6所示第一实施例的基础上作出适应性调整。具体地，光接收模块135仍包括光耦合单元135a与模式解复用器135b；该光耦合单元135a与上述光耦合单元135a可以采用相同的结构，模式解复用器135b则与上述实施例中的光耦合单元135a具有以下不同：本实施例中的模式解复用器135b包括第三波导1353、第四波导1354和第五波导1355。更具体地，第三波导1353用于接收第一波导1351输出的第一反射光，并输出基模横电模光信号与基模横磁模光信号。第三波导1353包括沿光路顺次设置的第一耦合部13531与第二耦合部13532。第四波导1354包括第四耦合部13541，上述第一耦合部13531与该第四耦合部13541被配置为可使第一耦合部13531中的非基模横电模光信号耦合进入第四耦合部13541，并转化为基模横电模光信号，以使第四波导1354输出基模横电模光信号。第五波导1355包括第五耦合部13551，上述第二耦合部13532与该第五耦合部13551被配置为可使第二耦合部13532中的非基模横磁模光信号耦合进入第五耦合部13551，并转化为基模横磁模光信号，以使第五波导1355输出基模横磁模光信号。此外，第三波导1353亦可以包括第一延伸部13534与第二延伸部13535；第一延伸部13534设于第一耦合部13531与第二耦合部13532之间，第二延伸部13535设于第二耦合部13532背离第一耦合部13531的一端，其构成第三波导1353的输出端。如此，该模式解复用器135b通过第三波导1353输出基模横电模光信号与基模横磁模光信号，通过第四波导1354输出基模横电模光信号，通过第五波导1355输出基模横磁模光信号。

相应地，偏振转换模块136包括偏振分束旋转器、第六波导1356与偏振转换器。偏振分束旋转器对应第三波导1353设置，其用于接收第三波导1353输出的第二反射光信号，并输出两个与上述第二光信号的偏振态相同的第三反射光信号，各所述第三反射光信号进入上述光电探测模块137；其中，基模横电模信号维持不变并输出至光电探测模块137，基模横磁模信号则转换为基模横电模信号，并输出至光电探测模块137。第六波导1356对应第四波导1354设置，其用于接收第三波导1353输出的第二反射光信号，并输出至上述光电探测模块137。由于第四波导1354所输出的第二反射光信号即是基模横电模光信号，因此第六波导1356只需起到传输第二反射光信号的作用即可，其输出的光信号为上述第三反射光信号。偏振旋转器对应第五波导1355设置，其用于接收上述第五波导1355输出的第二反射光信号，并转换为横电模信号，并输出至光电探测模块137。由于第五波导1355所输出的第二反射光信号是基模横磁模光信号，偏振旋转器在接收第二反射光信号之后会对其进行旋转，以得到基模横电模光信号，进而将该基模横电模光信号作为第三反射光信号输出至光电探测模块137。

基于同一发明构思，本申请还提供一种激光雷达1。请参阅图9，并结合图1至图8，该激光雷达1包括上述任一实施例中的光收发模组100、环形器200、光束扫描模组300与信号处理模组。

其中，光收发模组100用于通过上述光源模块110生成第一光信号和第二光信号；第一光信号用于出射至光收发模组100之外，第二光信号用于射向硅光芯片130。环形器200具有第一端口、第二端口与第三端口，其被配置为使经由第一端口接收的光束信号经由第二端口输出，以及使经由第二端口接收的光束信号经由第三端口输出；上述第一端口用于接收光收发模组100输出的第一光信号。光束扫描模组300用于接收由第二端口输出的第一光信号，并将其偏转至激光雷达1之外以探测待测目标；该光束扫描模组300还用于接收经由待测目标反射第一光信号而形成的第一反射光信号，并将该第一反射光信号偏转至环形器200的第二端口。本实施例中，光束扫描模组300包括振镜与转镜；可以理解的是，在本申请的其他实施例中，光束扫描模组300亦可以包括微机电***振镜等其他的光扫描元件。可选地，该激光雷达1还包括一个第二反射镜210；该第二反射镜210用于接收环形器200第三端口出射的第一反射光信号，并将该第一反射光信号反射至硅光芯片。硅光芯片130用于接收经由第三端口出射输出的第一反射光信号以及上述的第二光信号，并进行光电探测，以输出相应的电信号。信号处理模组用于接收光电探测模块输出的电信号，并根据该电信号获取待测目标的探测信息，如距离、速度和反射率。

值得一提的是，当该光收发模组应用于激光雷达时，上述第二方向Y可以与该光收发模组接收光时，walk-off效应更明显的方向一致。例如，当激光雷达在水平方向具有较大的视场角时，第一光信号单位时间内在水平方向较竖直方向具有更大的扫描角度；这是由光束扫描模组的扫描器件在水平方向的转动速率大于在竖直方向的转动速率造成的。因此，光收发模组在接收第一反射光信号时，经由不同探测距离的目标物体所反射的第一反射光信号容易在水平方向上会具有偏角，也即是不同探测距离的目标物体所对应的第一反射光信号在进入硅光芯片时在水平方向会具有位移；这即是上述的walk-off效应。而第一波导与第二波导所排布的第二方向为水平方向，即与上述walkoff效应更明显的方向一致时，该光收发模组的光接收效率会更高。

由于包括上述光收发模组100，因此该激光雷达1亦可以提升探测时接收第一反射光信号的效率，亦可以提升第一反射光信号的利用效率。

请参阅图10，基于同一发明构思，本申请还提供一种自动驾驶***2，该自动驾驶***2应用于可移动装置，例如车；该自动驾驶***2包括上述实施例中的激光雷达1。

请参阅图11，本申请实施例还提供一种可移动设备3，该可移动设备3包括设备主体31以及上述实施例中的激光雷达1。本实施例中，该可移动设备3为车；可以理解的是，在本申请的其他实施例中，该可移动设备3亦可以为其他任意可以搭载激光雷达1的设备，如无人机、物流车和机器人等。可以理解的是，在其他实施例中，该可移动设备3亦可以包括上述的自动驾驶***2。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种光收发模组，其特征在于，包括光源模块与硅光芯片；

所述光源模块用于产生第一光信号与第二光信号，所述第一光信号用于探测待测目标，所述第二光信号用于传输给所述硅光芯片，所述硅光芯片用于接收所述第二光信号以及由所述待测目标反射所述第一光信号而形成的第一反射光信号；

所述硅光芯片包括：

光接收模块，包括用于接收所述第一反射光信号的多模波导或至少两个波导，所述光接收模块被配置为将接收的所述第一反射光信号输出为至少两个第二反射光信号，其中，所述第二反射光信号为基模光信号；

偏振转换模块，用于接收各所述第二反射光信号，并输出与所述第二光信号的偏振态相同的第三反射光信号；以及

光电探测模块，用于接收所述第三反射光信号以及所述第二光信号中的至少部分光信号。

2.根据权利要求1所述的光收发模组，其特征在于，所述光接收模块包括至少两个波导，所述至少两个波导包括：

第一波导，包括沿第一方向延伸的第一耦合区，所述第一耦合区用于接收所述第一反射光信号；以及

第二波导，与所述第一耦合区之间沿第二方向间隔设置，所述第二波导用于接收所述第一反射光信号，所述第二波导与所述第一波导被配置为可使所述第二波导中的光信号耦合进入所述第一耦合区，其中，所述第二方向为与所述第一方向垂直的方向；

所述光接收模块还包括模式解复用器，所述模式解复用器用于接收所述第一波导输出的所述第一反射光信号，并将所述第一反射光信号转化为至少两个所述第二反射光信号输出。

3.根据权利要求2所述的光收发模组，其特征在于，所述第一耦合区包括相对的第一输入端与第一输出端，所述第一输入端用于接收所述第一反射光信号，自所述第一输入端至所述第一输出端，所述第一耦合区的截面轮廓逐渐扩张；

所述第二波导包括相对的第二输入端与第二输出端，所述第二输入端用于接收所述第一反射光信号，自所述第二输入端至所述第二输出端，所述第二波导的截面轮廓逐渐收缩，以使经由所述第二输入端进入所述第二波导的所述第一反射光信号可耦合进入所述第一波导。

4.根据权利要求2所述的光收发模组，其特征在于，所述至少两个波导包括一个所述第一波导以及两个所述第二波导；

沿所述第二方向，两个所述第二波导分别设于所述第一波导的两侧。

5.根据权利要求2所述的光收发模组，其特征在于，所述模式解复用器包括：

第三波导，沿第三方向延伸，并用于接收所述第一波导输出的所述第一反射光信号，并输出基模横电模光信号，所述第三波导包括第一耦合部、第二耦合部与第三耦合部；

第四波导，包括第四耦合部，所述第四耦合部与所述第一耦合部沿第四方向相对设置，所述第一耦合部与所述第四耦合部被配置为可使所述第一耦合部中的非基模横电模光信号耦合进入所述第四耦合部，并将进入所述第四耦合部的所述非基模横电模光信号转化为基模横电模光信号，以使所述第四波导输出所述基模横电模光信号；

第五波导，包括第五耦合部，所述第五耦合部与所述第二耦合部沿所述第四方向相对设置，所述第二耦合部与所述第五耦合部被配置为可使所述第二耦合部中的非基模横磁模光信号耦合进入所述第五耦合部，并将进入所述第五耦合部的所述非基模横磁模光信号转化为基模横磁模光信号，以使所述第五波导输出所述基模横磁模光信号；

第六波导，包括第六耦合部，所述第六耦合部与所述第三耦合部沿所述第四方向相对设置，所述第三耦合部与所述第六耦合部被配置为可使所述第三耦合部中的基模横磁模光信号耦合进入所述第六耦合部，以使所述第六波导输出所述基模横磁模光信号；

所述光接收模块被配置为通过所述第三波导、所述第四波导、所述第五波导与所述第六波导分别输出一个所述第二反射光信号；

其中，所述第四方向为与所述第三方向垂直的方向。

6.根据权利要求5所述的光收发模组，其特征在于，所述偏振转换模块包括：

第七波导，用于接收所述第三波导输出的所述基模横电模光信号，并将所述基模横电模光信号输出至所述光电探测模块；

第八波导，用于接收所述第四波导输出的所述基模横电模光信号，并将所述基模横电模光信号输出至所述光电探测模块；

第一偏振旋转器，用于接收所述第五波导输出的所述基模横磁模光信号，并将所述基模横磁模光信号转换为横电模光信号，并将所述横电模光信号输出至所述光电探测模块；

第二偏振旋转器，用于接收所述第六波导输出的所述基模横磁模光信号，并将所述基模横磁模光信号转换为横电模光信号，并将所述横电模光信号输出至所述光电探测模块；以及

所述偏振转换模块被配置为通过所述第七波导、所述第八波导、所述第一偏振旋转器与所述第二偏振旋转器分别输出一个所述第三反射光信号。

7.根据权利要求1所述的光收发模组，其特征在于，所述至少两个波导包括两个以上第一波导；

所述第一波导为单模波导，所述第一波导包括相对的第一输入端与第一输出端，所述第一输入端用于接收第一反射光信号，所述第一输出端用于输出所述第二反射光信号。

8.根据权利要求7所述的光收发模组，其特征在于，所述第一波导包括第一部分，所述第一部分包括相对的第一端与第二端，所述第一端为所述第一输入端；

相邻的两个所述第一波导之间，两个所述第一部分相对设置，两个所述第一部分之间自所述第一端至所述第二端的距离逐渐变大。

9.根据权利要求8所述的光收发模组，其特征在于，自所述第一端至所述第二端，所述第一部分的截面轮廓逐渐扩张；

所述第一波导还包括第二部分，所述第二部分连接于所述第二端，沿所述第一波导的延伸路径，所述第二部分的截面轮廓保持恒定。

10.根据权利要求9所述的光收发模组，其特征在于，所述偏振转换模块包括两个以上偏振分束旋转器；

每个所述偏振分束旋转器对应一个所述第一波导设置，以接收所述第一波导输出的所述第二反射光信号，并输出两个与所述第二光信号的偏振态相同的所述第三反射光信号。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的光收发模组，其特征在于，所述光电探测模块包括：

光混频器，所述光混频器与所述偏振转换模块输出的所述第三反射光信号的数量相同，每个所述光混频器用于接收所述第二光信号中的至少部分光信号以及一个所述第三反射光信号，以使所述第二光信号中的至少部分光信号与所述第三反射光信号拍频而生成拍频信号；以及

第二平衡光电探测器，与所述光混频器连接，用于对所述拍频信号进行平衡探测。

12.一种激光雷达，其特征在于，包括如权利要求1至11中任一项所述的光收发模组。

13.权利要求12所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括：

环形器，所述环形器具有第一端口、第二端口与第三端口，所述环形器被配置为使经由所述第一端口接收的光束信号经由所述第二端口输出，以及使经由所述第二端口接收的光束信号经由所述第三端口输出，所述第一端口用于接收所述光收发模组输出的所述第一光信号；以及

光束扫描模组，用于接收由所述第二端口输出的所述第一光信号，并将所述第一光信号偏转至所述激光雷达之外以探测待测目标，所述光束扫描模组还用于接收经由待测目标反射回的所述第一反射光信号，并将所述第一反射光信号偏转至所述第二端口；

所述硅光芯片用于接收经由所述第三端口输出的所述第一反射光信号。

14.一种自动驾驶***，其特征在于，包括如权利要求12或13所述的激光雷达。

15.一种可移动设备，其特征在于，包括：

如权利要求12或13所述的激光雷达；或者，

如权利要求14所述的自动驾驶***。

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