CN116087915B - 光芯片、激光雷达、自动驾驶***及可移动设备 - Google Patents

光芯片、激光雷达、自动驾驶***及可移动设备 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种光芯片、激光雷达、自动驾驶***及可自动设备，光芯片包括包层以及接收波导组件，接收波导组件包括至少三个接收波导与至少两个合束器；接收波导包括第一端部与第二端部，第一端部用于接收回波光，合束器包括两输入端与一输出端，至少两个合束器包括第一合束器和第二合束器，第一合束器的每一输入端分别与一接收波导的第二端部连接，第二合束器的一输入端与一接收波导的第二端部连接，各合束器的输入端所连接的接收波导不同，第二合束器的另一输入端与一合束器的输出端连接。本申请提供的光芯片相较于未设置合束器而言，可以减少光电探测模块和信号处理器件的数量。

Description

光芯片、激光雷达、自动驾驶***及可移动设备
技术领域
本申请涉及激光探测技术领域，尤其涉及一种光芯片、激光雷达、自动驾驶***及可自动设备。
背景技术
激光雷达是以发射激光光束来探测目标的位置、速度等特征量的雷达***，其工作原理是先向目标发射探测光，然后将接收到的从目标反射回来的回波光与本振光进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，例如、目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。
其中，调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)激光雷达将调频连续波测距与激光探测技术相结合，具有测距范围大、距离分辨率高、可进行多普勒测速等优点。近些年来，小体积高集成度一直是FMCW激光雷达的发展趋势，同时飞速发展的集成光子技术也为调频连续波激光雷达注入了新的活力。
发明内容
相关技术中，FMCW激光雷达采用光芯片中的接收波导阵列接收回波光，其中，接收波导阵列包括多个接收波导，可以提升激光雷达的探测光接收效率，然而，接收波导的数量越多，所需要的光电探测模块的数量越多，激光雷达的制造成本较高。
本申请实施例提供了一种光芯片、激光雷达、自动驾驶***及可自动设备，用于改善相关技术中接收波导的数量越多，所需要的光电探测模块的数量越多，激光雷达的制造成本较高的问题。
本申请实施例提供了一种光芯片，包括包层以及嵌设于所述包层的接收波导组件，所述接收波导组件用于接收回波光，所述接收波导组件包括至少三个接收波导与至少两个合束器；
所述接收波导包括相对设置的第一端部与第二端部，所述第一端部用于接收所述回波光，各所述接收波导沿第一方向间隔设置，所述第一方向平行于所述第一端部背离所述第二端部的端面；以及
所述合束器包括两输入端与一输出端，所述至少两个合束器包括第一合束器和第二合束器，所述第一合束器的每一输入端分别与一所述接收波导的第二端部连接，所述第二合束器的一输入端与一所述接收波导的第二端部连接，各所述合束器的输入端所连接的所述接收波导不同，所述第二合束器的另一所述输入端与一所述合束器的输出端连接。
第二方面，本申请实施例还提供了一种激光雷达，包括上述的光芯片。
第三方面，本申请实施例还提供了一种自动驾驶***，包括上述的激光雷达。
第四方面，本申请实施例还提供了一种可移动设备，包括上述的激光雷达；或者，包括上述的自动驾驶***。
本申请的光芯片、激光雷达、自动驾驶***及可自动设备，接收波导组件设置有多个接收波导，使得偏移的回波光到达多个接收波导中的至少一接收波导，即可实现对回波光的接收，提升回波光的接收效率。另，第一合束器的每一输入端分别与一接收波导的第二端部连接，相较于未设置合束器而言，可以减少光电探测模块和信号处理器件的数量，降低信号处理难度，提升探测结果的可靠性，且降低激光雷达的制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本申请实施例提供的可移动设备的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的可移动设备的结构示意框图；
图3是本申请实施例提供的光芯片的透视结构示意图；
图4是本申请实施例提供的光芯片中接收波导组件的第一种结构示意图；
图5是本申请实施例提供的光芯片中接收波导组件的第二种结构示意图；
图6是本申请实施例提供的光芯片中接收波导组件的第三种结构示意图；
图7是本申请实施例提供的光芯片中接收波导组件的第四种结构示意图；
图8是本申请实施例提供的光芯片中接收波导组件的第五种结构示意图；
图9是本申请实施例提供的光芯片中接收波导组件的第六种结构示意图；
图10是本申请实施例提供的光芯片中接收波导组件的第七种结构示意图；
图11是本申请实施例提供的光芯片中接收波导组件的第八种结构示意图；
图12是本申请实施例提供的光芯片中接收波导组件的第九种结构示意图；其中，接收波导组件包括四个接收波导、依次串联的第一合束器及两个第二合束器；
图13是接收波导组件在包括四个接收波导且采用四合一的合束器时的结构示意图；
图14是本申请实施例提供的光芯片中接收波导组件的第十种结构示意图；
图15是本申请实施例提供的光芯片中接收波导组件的第十一种结构示意图；
图16是本申请实施例提供的光芯片中接收波导组件的第十二种结构示意图；
图17是本申请实施例提供的光芯片中接收波导组件的第十三种结构示意图；
图18是本申请实施例提供的光芯片中接收波导组件的接收波导与合束器的结构示意图；
图19是本申请实施例提供光芯片的透视结构示意图；
图20是图19示出的光芯片中发射波导组件的结构示意图；
图21是本申请实施例的发射波导组件在用于传输探测光时的光场传播示意图的灰度图；
图22是本申请实施例的发射波导组件在用于传输探测光时的模式演化示意图的灰度图；
图23是相关技术中采用单发射波导在单输入单输出时的光束传输示意图；
图24是采用本实施例中的发射波导组件在单输入多输出时的光束传输示意图；
图25是图23示出的相关技术中的单发射波导对应的出射光束所落在目标物体的远场光斑的灰度图；
图26是图24示出的本实施例的发射波导组件对应的出射光束所落在目标物体的远场光斑的灰度图；
图27是本申请实施例提供的光芯片的透视结构示意图；
图28是图27示出的光芯片中发射波导组件的结构示意图。
附图标记说明：1、可移动设备；2、自动驾驶***；3、激光雷达；4、光芯片；41、发射波导组件；411、发射波导；412、第一发射波导；412m、入射端；412n、出射端；4121、输入部；4121p、第一部分；4121q、第二部分；4122、第一耦合部；4123、第一输出部；4124、第一传输部；4125、第三耦合部；413、第二发射波导；4131、第二耦合部；4132、第二输出部；4133、第二传输部；4134、第四耦合部；42、衬底层；43、包层；44、接收波导组件；441、接收波导；4411、第一端部；4412、第二端部；4413、第1个接收波导；4414、第2个接收波导；4415、第3个接收波导；4416、第4个接收波导；4417、第一连接部；4418、第三端部；4419、第二连接部；4410、第四端部；442、合束器；4421、第一合束器；4422、第二合束器；4423、第三合束器；4424、第1级合束器；4425、第2级合束器；4426、第3级合束器；45、相位补偿器；c、第一界面；d、第二界面；e、第三界面；f、第四界面；s、第五界面；t、第六界面；x、第二方向；6、扫描器件；y、第一方向；44’、接收波导组件；441’、接收波导；4414’、第4个接收波导；442’、合束器；y’、第一方向。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
请参阅图1和图2，本申请实施例提供了一种可移动设备1，可移动设备1包括激光雷达3；或，可移动设备1包括自动驾驶***2。其中，可移动设备1可以为汽车、无人机、机器人等任意地包括有激光雷达3或自动驾驶***2的设备。其中，在可移动设备1包括自动驾驶***2时，自动驾驶***2包括激光雷达3。
其中，激光雷达3可以为调频连续波（FrequencyModulated Continuous Wave，简称FMCW）激光雷达等，对此不作限定。FMCW激光雷达可广泛应用于智能网联汽车、车路协同、智能机器人等场景。
具体地，参阅图3，激光雷达3包括光芯片4，该光芯片4用于接收探测区域内的目标物体反射回来的回波光，通过回波光与本振光比较并输出对应的电信号；之后，由激光雷达3内的信号处理单元对电信号进行适当处理，形成点云图；接下来，进一步通过对点云图进行处理，便可获得目标物体的距离、方位、高度、速度、姿态和形状等参数，从而实现激光探测功能，并可应用于汽车、机器人、物流车、巡检车等产品的导航规避、障碍物识别、测距、测速、自动驾驶等场景。
根据实际需求，激光雷达3除了用于激光探测技术领域，也可用于其他应用场景，比如零件直径检测、表面粗糙度检测、应变检测、位移检测、振动检测、速度检测、距离检测、加速度检测以及物体的形状检测等技术领域。
对于上述光芯片4，请参阅图3，其示出了本申请其中一实施例提供的光芯片4的示意图，光芯片4包括衬底层42、包层43以及嵌设于包层43中的接收波导组件44。其中，衬底层42是用于铺设包层43的基材；本实施例中，其由硅制成，可以理解的是，在本申请的其他实施例中，衬底层42亦可以其他合适材料制成，如氮化硅等。包层43则沉积或生长于衬底层42之上，其构成光芯片4的主体结构之一，亦是接收波导组件44所依附的结构；包层43的材料一般与衬底层42不同，其可以由二氧化硅和/或氮氧化硅等材料制成。接收波导组件44用于接收由目标物体反射探测光形成的回波光，并向光电探测模块（图中未示出）传输。接收波导组件44嵌设于包层43中，该接收波导组件44的折射率大于包层43的折射率；由此，接收波导组件44与包层43共同构成供光稳定传输的结构，即是光可以沿着接收波导组件44传输，而不容易经由包层43溢出至光芯片4之外。例如，当包层43由二氧化硅制成时，接收波导组件44可以由折射率更大的硅制成，当然也可以由其他折射率大于包层43的材料，如氮化硅制成。值得一提的是，衬底层42旨在在光芯片4的制造过程中，对包层43起承托的作用；在某些情况下，衬底层42是可以省略的。
接下来，再对上述接收波导组件44的结构作详细说明。
请参阅图4，其示出了本申请其中一实施例提供的接收波导组件44的示意图，接收波导组件44包括至少两接收波导441及至少一合束器442。接收波导441包括相对设置的第一端部4411及第二端部4412，第一端部4411用于接收回波光，各接收波导441沿第一方向y间隔设置，第一方向y平行于第一端部4411背离第二端部4412的端面。合束器442包括两输入端及一输出端，上述至少一合束器442包括第一合束器4421，第一合束器4421的每一输入端分别与接收波导441的第二端部4412连接，则两接收波导441接收并传输的光均经由第一合束器4421输出，因此可以减少光电探测模块和信号处理器件的数量，降低信号处理难度，提升探测结果的可靠性，且降低激光雷达3的制造成本。
需要说明的是，接收波导组件44包括的至少两接收波导441中，可以部分接收波导441连接有合束器442，可参见图4至图9，也可以所有接收波导441均连接有合束器442，可参见图10至图12。
其中，在接收波导组件44包括的至少两接收波导441中的部分接收波导441连接有合束器442时，参见图4，未连接合束器442的接收波导441可以沿第一方向y位于连接有合束器442的接收波导441的相对的两侧，或者，参见图5至图8，未连接合束器442的接收波导441可以沿第一方向y位于连接有合束器442的接收波导441的同侧，又或者，参见图9，未连接合束器442的接收波导441可以沿第一方向y位于连接有不同合束器442的接收波导441之间。
其中，在未连接合束器442的接收波导441沿第一方向y位于连接有合束器442的接收波导441的同侧时，未连接有合束器442的接收波导441相较于连接有合束器442的接收波导441而言，可以用于接收相对较远距离的目标物体所对应的回波光。例如，以图6示出的接收波导组件44为例，接收波导组件44包括第一接收波导、第二接收波导及第三接收波导，第一接收波导与第二接收波导分别为各接收波导441中沿第一方向y位于最外侧的接收波导441，第三接收波导沿第一方向y位于第一接收波导与第二接收波导之间，第一接收波导（图6自上而下第一根）及第三接收波导（图6自上而下第二根）均连接有合束器442，第二接收波导（图6自下而上第一根）未连接合束器442，此时，第二接收波导相较于第一接收波导可以用于接收相对较远距离的目标物体所对应的回波光，第二接收波导相较于第三接收波导可以用于接收相对较远距离的目标物体所对应的回波光，使得相对较远距离的目标物体所对应的回波光不会经过合束器442，不易产生光功率损耗，能够保证相对较远距离的目标物体的回波光在经过接收波导组件44之后仍具有较高的能量，以使光电探测模块能够探测到回波光；而相对较近距离的目标物体所对应的回波光可以经过合束器442，一方面可以减少光电探测模块和信号处理器件的数量，另一方面针对回波光同时落在合束器442连接的两接收波导441的情况，接收波导组件44可以仅向光电探测模块输出一路回波光，从而可以在一定程度上降低信号处理难度，提升探测结果的可靠性。
在接收波导组件44包括的合束器442的数量为多个时，接收波导组件44的具体实现方式是多样的。在一种示例性的方案中，结合图9和图10，接收波导组件44可以包括多个第一合束器4421，即，各第一合束器4421的每一输入端分别连接一接收波导441的第二端部4412，各合束器442的输入端所连接的接收波导441不同。
在另一种示例性的方案中，结合图7和图8，接收波导组件44可以包括第一合束器4421及第二合束器4422，第二合束器4422的一输入端与一接收波导441的第二端部4412连接，各合束器442（各第一合束器4421和第二合束器4422）的输入端所连接的接收波导441不同，第二合束器4422的另一输入端与一合束器442的输出端连接。
在又一种示例性的方案中，结合图11，接收波导441可以包括第一合束器4421及第三合束器4423，第三合束器4423的每一输入端分别连接一合束器442的输出端。需要说明的是，接收波导441还可以同时包括第一合束器4421、第二合束器4422及第三合束器4423，对此不作限定。
其中，在接收波导组件44包括第一合束器4421及第二合束器4422时，具体可以为，如图7至图8示出的接收波导组件44包括依次串联的第一合束器4421与一第二合束器4422，也可以如图12示出的接收波导组件44包括依次串联的第一合束器4421及至少两第二合束器4422。
以下将对接收波导组件44包括依次串联的第一合束器4421及一第二合束器4422进行详细说明。
请参阅图8，以图8示出的接收波导组件44为例，接收波导组件44包括第一接收波导、第二接收波导、第三接收波导及第四接收波导，第一接收波导与第二接收波导分别为各接收波导441中沿第一方向y位于最外侧的接收波导441，第三接收波导与第四接收波导沿第一方向y位于第一接收波导与第二接收波导之间，第一接收波导（图8自上而下第一根）及第三接收波导（图8自上而下第二根）均连接有第一合束器4421，第四接收波导（图8自上而下第三根）连接有第二合束器4422，第二接收波导（图8自下而上第一根）未连接有合束器。此时，可以将光芯片4配置为自第一接收波导至第二接收波导，各接收波导用于探测的距离逐渐增大；例如可以将第一接收波导靠近下文将述及的发射波导组件设置，该发射波导组件用于接收光源模块输出的探测光，并向光芯片4之外出射以对目标物体进行探测，第二接收波导则远离上述发射波导组件设置。第二接收波导相较于第一接收波导、第三接收波导和第四接收波导可以用于接收相对较远距离的目标物体所对应的回波光，使得相对较远距离的目标物体所对应的回波光经由第二接收波导进入接收波导组件44时不会经过合束器442，不易产生光功率损耗，能够保证相对较远距离的目标物体的回波光在经过接收波导组件44之后仍具有较高的能量，以使光电探测模块能够探测到回波光；而相对较近距离的目标物体所对应的回波光可以经过合束器442。如此，一方面可以减少光电探测模块和信号处理器件的数量；另一方面针对回波光同时落在合束器442连接的两接收波导441的情况，接收波导组件44可以仅向光电探测模块输出一路回波光，从而可以在一定程度上降低信号处理难度，提升探测结果的可靠性；再一方面，由于距离越远的目标物体所反射的回波光落在接收波导组件44时的能量会越低，相应的其经由的合束器442的数量也将越少，即光损耗也会越少，因此相比于图7示出的结构，本示例性的方案在减少光电探测模块的基础上，有利于保证每个接收波导441均能有足够的信号输出。
以下再继续对接收波导组件44包括依次串联的第一合束器4421及至少两第二合束器4422进行详细说明。
请参阅图12，以图12示出的接收波导组件44为例，各第二合束器4422所连接的接收波导441沿第一方向y位于第一合束器4421所连接的接收波导441的同侧；沿自第一合束器4421依次经过各第二合束器4422的串联方向，位于上游的第二合束器4422所连接的接收波导441，相较于位于下游的第二合束器4422所连接的接收波导441，更靠近第一合束器4421所连接的接收波导441。此时，沿第一方向y，位于前侧的接收波导441所接收的回波光相较于位于后侧的接收波导441所接收的回波光而言，经过的合束器442的数量更多，而回波光经过的合束器442的数量越多，造成的光功率损耗也会越大。通常，对于近距离目标物体与远距离目标物体而言，近距离目标物体所对应的回波光的光功率较高，可以承受相对较大的光功率损耗，基于此，可以设计前侧的接收波导441接收近距离目标物体所对应的回波光，后侧的接收波导441接收远距离目标物体所对应的回波光，即前侧的接收波导441靠近上述发射波导组件，后侧的接收波导441远离发射波导组件，使得远距离目标物体所对应的回波光相较于近距离目标物体所对应的回波光而言，光功率损耗更小，进而使得无论是近距离目标物体还是远距离目标物体，接收波导组件44均能够输出足够高的光功率，保证激光雷达3具有较好的探测性能。
基于上述针对接收波导组件44包括第一合束器4421与第二合束器4422的两种示例性说明可知，接收波导组件44可以包括m-1级合束器442及m个接收波导441，m-1级合束器442中，各级合束器442的一输入端连接前一级合束器442的输出端，m个接收波导441沿第一方向y间隔设置，m个接收波导441中，沿第一方向y的第1个接收波导4413的第二端部4412与m-1级合束器442中的第1级合束器4424（即，第一合束器4421）的一输入端连接，m个接收波导441中，沿第一方向y的第n个接收波导441的第二端部4412与m-1级合束器442中的第n-1级合束器442的另一输入端连接，其中，m ≥ 3且m为正整数，2 ≤ n ≤ m且n为正整数。
例如，沿第一方向y的第2个接收波导4414的第二端部4412与第1级合束器4424的另一输入端连接，沿第一方向y的第3个接收波导4415的第二端部4412与第2级合束器4425的另一输入端连接等等。第2个接收波导4414所接收的回波光相较于第3个接收波导4415所接收的回波光而言，经过的合束器442的数量更多，以能够根据对应的目标物体的距离采取不同级合束；例如，用于接收远距离目标物体的回波光的接收波导441进行较少级合束，用于接收近距离目标物体的回波光的接收波导441进行较多级合束，降低远距离目标物体合束后的光功率损耗。
进一步地，上述依次串联的多级合束方案相较于多合一合束方案而言，也可以降低远距离目标物体合束后的光功率损耗。例如，参阅图12和图13，图12为在接收波导441的数量为四个且采用依次串联的多级合束的发明构思时的接收波导组件44的结构示意图，图13为在接收波导441’的数量为四个且采用一个四合一的合束器442’时的接收波导组件44’的结构示意图，由图12可以看出，若远距离目标物体对应的回波光由沿第一方向y的最后一个接收波导441（即，自上而下第4个接收波导4416）所接收，此时，第4个接收波导4416可以仅经过一个二合一的合束器442（即，第3级合束器4426），使得经过第3级合束器4426后的回波光的光功率约损耗1/2。而由图13可以看出，若远距离目标物体对应的回波光由沿第一方向y’的最后一个接收波导441’（即，第4个接收波导4414’）所接收，此时，经过该四合一的合束器442’后的回波光的光功率将约损耗3/4，光功率损耗更大。
本申请实施例中，接收波导441的数量m可以为大于或等于3的任意正整数，例如，m可以为3、4、5、6、7等等，对此不作限定。
需要说明的是，m的取值可以结合实际需求灵活调整，例如，m的取值可以根据激光雷达3探测的目标物体的距离进行调整。具体地，若激光雷达3包括扫描器件（图中未示出），扫描器件沿探测光的传输方向位于发射波导组件的下游，沿回波光的传输方向位于接收波导组件44的上游，在激光雷达3运行过程中，扫描器件会产生运动（例如，转动等）使得探测光和回波光在经过扫描器件前后的传输路径不再一致，回波光可能不会再进入发射波导组件，而相对发射波导组件产生了偏移，即，产生walk-off效应。walk-off效应会导致回波光的聚焦光斑沿着第一方向y偏移，回波光的偏移量（dy）与目标物体的距离(S)近似成正比，如此，远距离目标物体的回波光的偏移量相对较大，若激光雷达3用于探测远距离目标物体，则可以设计接收波导组件44包括的接收波导441的数量相应地增加，以使远距离目标物体对应的大偏移量的回波光，仍能够被接收波导组件44内的接收波导441接收；而近距离目标物体的回波光的偏移量相对较小，若激光雷达3用于探测近距离目标物体，则可以设计接收波导组件44包括的接收波导441的数量相应地减少，以降低接收波导组件44的尺寸，实现激光雷达3的小型化设计。因此，针对需要实现远距离探测的激光雷达3而言，接收波导组件44可以包括较多数量的接收波导，如3个以上。进一步地，可以将用于接收近距离回波光的接收波导441设置为较接收远距离回波光的接收波导441更靠近发射波导组件。也即是上述提及的位于前侧的接收波导441更靠近发射波导组件，位于后侧的接收波导441更远离发射波导组件；第一接收波导更靠近发射波导组件，第二接收波导更远离发射波导组件。
其中，扫描器件可以在竖直方向和/或水平方向进行扫描。扫描器件可以包括振镜和/或转镜，对此不作限定。例如，在一些实施例中，扫描器件包括二维振镜，该二维振镜可以在水平方向和垂直方向进行扫描；又例如，在另一些实施例中，扫描器件包括振镜和转镜，振镜可以在垂直方向进行扫描，转镜可以在水平方向进行扫描。
参阅图14，光芯片4还包括相位补偿器45，相互串联的两合束器442之间设有相位补偿器45，相位补偿器45用于补偿回波光经由上游的合束器442时发生的相位改变。相邻的两接收波导在接收回波光时，回波光经过的合束器442的数量不同可能会导致相位差不同，而相位差不同可能导致光功率的损耗，例如，在相位差达到π时可能出现相干相消的情形，而相位补偿器45的设置旨在消除相位差，降低光功率损耗。
至于相邻两接收波导441的第一端部4411之间的间距，可以大致与接收波导的第一端部的模场直径相等。其中，相邻两接收波导441的第一端部4411之间的间距意为，相邻两个接收波导441的第一端部4411的中心之间的间距。具体地，相邻两个接收波导441的第一端部4411之间的间距可以为其中一接收波导441的第一端部4411沿第二方向y的宽度的一半、另一接收波导441的第一端部4411沿第二方向y的宽度的一半及两个接收波导441之间沿第二方向y的间隙之和。接收波导441的第一端部4411的模场直径意为，第一端部4411可以接收光信号的区域范围的直径，其可以通过获取光信号从第二端部4412向第一端部4411传输时，光在第一端部4411处的模场直径确定。一般地，接收波导441的模场直径与回波光的模场直径大致相同，从而保证在接收回波光时具有较高的耦合效率；而相邻两个接收波导441的第一端部4411之间的间距大致是在接收波导441的模场直径的2倍以内，因此可以保证无论回波光的光斑落在接收波导组件44的任何位置，均可以耦合进入至少一个接收波导441。
具体地，接收波导441的第一端部4411的模场直径为第一直径D，相邻两接收波导441的第一端部4411之间的距离为第一距离L，光芯片可以满足：0.6≤D/L≤2.0。可选地，D/L的取值可以为0.6、0.65、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7等等，对此不作限定。
另外，上述D/L≤2.0的设置还可以实现回波光至多被两个接收波导441所接收。即，回波光仅被一个接收波导441接收或者回波光仅被相邻的两接收波导441接收，以降低信号处理难度等。
进一步地，接下来对回波光的光斑落在接收波导组件44的不同位置时，接收波导组件44输出的光功率情况进行说明。若耦合进第i个接收波导441的回波光的光功率为Pi（dy），第i级合束器442对合束的两个接收波导441的合束比例分别为ηi(dy)和ηi+1(dy)，1≤ i ≤ m且i为正整数。其中，Pi（dy）会随着回波光对应的光斑的聚焦位置的不同而发生改变。具体地，若光斑的聚焦位置与第i个接收波导441之间的距离越小，则Pi（dy）越大，若光斑的聚焦位置与第i个接收波导441之间的距离越大，则Pi（dy）越小。
其中，合束比例ηi(dy)、ηi+1(dy)则与第i个接收波导441、第i+1个接收波导441所接收到的回波光的光功率和相位相关。举例来说，若i=1，第1个接收波导4413接收到1份光，第2个接收波导4414接收到1份光，且两份光的相位基本相同，则第1级合束器4424的输出端输出2份光；此时，η1(dy)≈= 1、η2(dy) ≈= 1。
而若i=1，第1个接收波导4413接收到2份光，第2个接收波导4414接收到1份光，且相位基本一致的情况下，经过合束后，第一个接收波导4413的光会有部分损耗，第二个接收波导4414的光能基本无损；此时，0.5<η1(dy)≈3/4<1、η2(dy) ≈ 1。
结合图15，若将沿第一方向y仅由第1个接收波导4413接收回波光的区域定义为区域S0、沿第一方向y由第1个接收波导4413与第2个接收波导4414共同接收回波光的区域定义为区域S1、沿第一方向y由第2个接收波导4414与第3个接收波导4415共同接收回波光的区域定义为区域S2、沿第一方向y由第x个接收波导441与第x+1个接收波导441共同接收回波光的区域定义为区域Sx、……、沿第一方向y仅由第m个接收波导441后侧的区域定义为区域Sm；其中，3 ≤ x<m且x为正整数；值得说明的是，对于仅由第2个接收波导4414至第m-1个接收波导中任一个接收回波光的情况此处不再单独说明，其可以作为上述两接收波导441共同收光的一种特殊情况，即其中一个接收波导441接收的光功率为0。此时，回波光所对应的光斑在分别聚焦到区域S0、区域S1、区域S2、……、区域Sx、……、区域Sm时，接收波导组件44的接收功率如下：
若回波光所对应的光斑聚焦在区域S0，此时回波光几乎全部被第1个接收波导4413接收，而第1个接收波导4413接收到的光需要经过m-1个合束器442，此时，接收波导组件44的接收功率大致为P1(dy)*1/2m-1。
若回波光所对应的光斑聚焦在区域S1，此时部分回波光被第1个接收波导4413接收，第1个接收波导4413接收到的光需要经过m-1个合束器442，而剩余部分回波光被第2个接收波导4414所接收，第2个接收波导4414接收到的光需要经过m-1个合束器442，此时，接收波导组件44的接收功率大致为[P1(dy)*η1(dy)+P2(dy)*η2(dy)]/2m-2。
若回波光所对应的光斑聚焦在区域S2，此时部分回波光被第2个接收波导4414接收，第2个接收波导4414接收到的光需要经过m-1个合束器442，而剩余部分回波光被第3个接收波导4415所接收，第3个接收波导4415接收到的光需要经过m-2个合束器442，此时，接收波导组件44的接收功率大致为[P2(dy)*η2(dy)/2+P3(dy)*η3(dy)]/2m-3。
若回波光所对应的光斑聚焦在区域Sx，此时部分回波光被第x个接收波导441接收，第x个接收波导441接收到的光需要经过m+1-x个合束器442，而剩余部分回波光被第x+1个接收波导441所接收，第x+1个接收波导441接收到的光需要经过m-x个合束器442，此时，接收波导组件44的接收功率大致为[Px(dy)*ηx(dy)/2+Px+1(dy)*ηx+1(dy)]/2m-x-1。
若回波光所对应的光斑聚焦在区域Sm，此时回波光几乎全部被第m个接收波导441接收，第m个接收波导441接收到的光只需要经过1个合束器442，此时，接收波导组件44的接收功率大致为Pm(dy)/2。
需要说明的是，在接收波导组件44包括第一合束器4421及至少两第二合束器4422时，接收波导组件44包括的第一合束器4421及至少两第二合束器4422依次串联的方向也可以不与各接收波导441的排列方向一致，例如，结合图16和图17，至少两第二合束器4422所连接的接收波导441可以沿第一方向y位于第一合束器4421所连接的接收波导441的相对的两侧；此时，第一合束器4421与各第二合束器4422的串联方向如图示先上后下，或先下后上，而非一直向下或一直向上。
沿第一方向y，第一合束器4421的两输入端可以位于所连接的两接收波导441的第一端部4411之间，使得第一合束器4421所连接的两接收波导441的第二端部4412能够朝相互靠近的方向延伸，缩减接收波导组件44沿第一方向y的尺寸。
沿第一方向y，第二合束器4422的两输入端位于所连接的接收波导441朝向第一合束器4421的一侧，缩减接收波导组件44沿第一方向y的尺寸。例如，第二合束器4422的两输入端位于所连接的接收波导441的第二端部4412与上游的合束器442的输出端之间。
需要说明的是，可以设计接收波导441的第一端部4411的模场直径大致等于对应的回波光的光模场直径，以保证接收波导441具有较佳的光耦合效率。
例如，请参阅图18，接收波导441包括第一连接部4417，第一连接部4417包括第一端部4411以及与第一端部4411相对的第三端部4418，自第一端部4411至第三端部4418，第一连接部4417的截面轮廓逐渐扩张。即，用于接收回波光的第一端部4411的端面尺寸小，远离第一端部4411的端面尺寸大，其中，小断面尺寸便于保证较大的模场直径，提升接收波导441的光接收容差，而口径逐渐增大则可以过渡到光可以稳定传播的尺寸。
需要说明的是，自第一端部4411至第三端部4418，第一连接部4417的截面轮廓逐渐扩张，可以为，自第一端部4411至第三端部4418，第一连接部4417的沿第一方向y的宽度逐渐扩张等，对此不作限定。自第一端部4411至第三端部4418，第一连接部4417的截面轮廓可以以固定斜率平稳增大，也可以以变化斜率增大，对此不作限定。本申请实施例中，自第一端部4411至第三端部4418，第一连接部4417的截面轮廓以固定斜率平稳增大，第一连接部4417大致呈锥形。
第一连接部4417可以沿直线方向延伸，也可以沿曲线方向延伸。本申请实施例中，各接收波导441的第一连接部4417均沿直线方向延伸，且各接收波导441的第一连接部4417的延伸方向大致平行。进一步地，各接收波导441的第一连接部4417的延伸方向可以大致与第一方向y呈夹角设置。其中，各接收波导441的第一连接部4417的延伸方向与第一方向y的夹角可以为90°；当然，上述夹角也可以为75°、85°、95°等等，对此不作限定。
参阅图18，接收波导441还包括第二连接部4419，第二连接部4419包括相对的第四端部4410与第二端部4412，第四端部4410连接于第三端部4418，自第四端部4410至第二端部4412，第二连接部4419的截面轮廓保持恒定。值得一提的是，各接收波导441的第一连接部4417形状一致且对齐，从而有利于保证各接收波导441在收光位置的模场直径一致，以及，各接收波导441模场直径的变化规律一致；而对于第二连接部4419而言，由于有合束器442的接入，各第二连接部4419远离第一连接部4417的一端则可能是不对齐的。
其中，第二连接部4419可以设置成沿平滑的曲线方向延伸，以降低光损耗。
本申请实施例中的合束器442可以为任意的能够将两个以上的光信号进行合束后再输出的器件。例如，合束器442可以为多模干涉（multi-modeinterference，MMI）耦合器、Y形耦合器、星状耦合器等等。
对于上述光芯片4，请参阅图19，其示出了本申请其中一实施例提供的光芯片4的示意图，光芯片4还包括嵌设于包层43中的发射波导组件41。其中，包层43亦是发射波导组件41所依附的结构；包层43可以由二氧化硅和/或氮氧化硅等材料制成。发射波导组件41用于接收激光雷达3内光源模块生成的探测光，并向外出射以对目标物体进行探测。发射波导组件41嵌设于包层43中，该发射波导组件41的折射率大于包层43的折射率；由此，发射波导组件41与包层43共同构成供光稳定传输的结构，即是光可以沿着发射波导组件41传输，而不容易经由包层43溢出至光芯片4之外。例如，当包层43由二氧化硅制成时，发射波导组件41可以由折射率更大的氮化硅制成，当然也可以由其他折射率大于包层43的材料，如硅制成。
接下来，再对上述发射波导组件41的结构作详细说明。
请参阅图20，其示出了本申请其中一实施例提供的发射波导组件41的示意图，同时结合图19，发射波导组件41包括至少两发射波导411。该至少两发射波导411包括第一发射波导412与至少一个第二发射波导413。其中，第一发射波导412具有沿延伸方向相对的入射端412m与出射端412n，入射端412m用于接收探测光。第二发射波导413与第一发射波导412相对设置，第一发射波导412与第二发射波导413被配置为可使第一发射波导412中的探测光耦合进入第二发射波导413，以使发射波导组件41经由至少两发射波导411共同输出一束探测光。即，本实施例的发射波导组件41可以实现单波导输入多波导输出。
其中，第二发射波导413与第一发射波导412相对设置可以为：第二发射波导413的延伸方向与第一发射波导412的延伸方向大致相同，且二者在与第一发射波导412的延伸方向相垂直的方向排布以彼此相对设置。
可以理解的是，发射波导组件41配置为经由至少两个发射波导411输出探测光，可以为，发射波导组件41配置为经由第一发射波导412及第二发射波导413共同输出一束探测光，也可以为，发射波导组件41配置为经由两个以上的第二发射波导413共同输出一束探测光，本申请对此不作限定。
本实施例中以发射波导组件41配置为经由第一发射波导412及第二发射波导413共同输出一束探测光为例进行示例性说明。此时，第二发射波导413的数量可以具体为一个第二发射波导413、两个第二发射波导413、三个第二发射波导413等等，本申请对此不作限定。若，探测光由一个第一发射波导412及两个以上的第二发射波导413输出发射波导组件41，两个以上的第二发射波导413可以绕第一发射波导412的延伸方向呈圆周阵列分布于第一发射波导412的***，使得第一发射波导412传输的探测光能够更加平缓地耦合进入***的第二发射波导413。
上述两个以上发射波导411可以包括第一发射波导412及至少一个的第二发射波导413。请继续参阅图20，第一发射波导412包括第一输入部4121与第一耦合部4122。沿图示第二方向x，第一输入部4121位于第一耦合部4122的上游，并超出第二发射波导413设置。第一输入部4121背离第一耦合部4122的一端为上述入射端412m，该第一输入部4121用于经由上述入射端412m接收探测光，以使探测光进入第一发射波导412并沿其传播。值得说明的是，本申请文件中所述的“第二方向x”为，第一发射波导412自入射端412m延伸至出射端412n所确定的延伸方向。
本实施例中，上述第一方向y为与光芯片4的厚度方向垂直的方向，上述第二方向x为分别与上述第一方向y及光芯片4的厚度方向相垂直的方向；上述发射波导组件41与各接收波导441亦沿该第一方向y依次排列；可以理解的是，在本申请的其他实施例中，第二方向x亦可以是其他的方向，例如与光芯片4的厚度方向之间具有一定夹角，本申请不对其作具体限定。发射波导组件41输出探测光的一端与接收波导组件44接收回波光的一端位于光芯片4的同一端，以便于接收波导组件44可以接收回波光。
沿上述第二方向x，第一耦合部4122则是位于第一输入部4121的下游，以传输经由上述第一输入部4121进入第一发射波导412中的探测光。相应地，第二发射波导413包括与第一耦合部4122相对设置的第二耦合部4131，上述第一耦合部4122与该第二耦合部4131被配置为可使第一耦合部4122中的探测光耦合进入第二耦合部4131。本实施例中，沿上述第二方向x，第一耦合部4122截面轮廓逐渐收缩，例如第一耦合部4122的宽度逐渐减小；第二耦合部4131的截面轮廓保持恒定。如此，第一耦合部4122与第二耦合部4131共同构成一个可以实现光耦合的模块，光在第一耦合部4122中传输的过程中，会向第二耦合部4131发生外溢。具体来说，通过第一耦合部4122沿上述第二方向x上的截面轮廓限缩使得第一耦合部4122内的探测光能够外溢，并且外溢的探测光能够进入到第二发射波导413内，进而实现探测光由多个发射波导411输出。由于探测光由原本在一个发射波导411中传输，变成由第一发射波导412和第二发射波导413传输，因此探测光的模场尺寸将变大；而根据发散角θ与光束出射的模场半径ω0大致满足以下公式（1）可知，探测光的模场增大可以实现出射光束的发散角的减小，进而有利于提升激光雷达3探测时的分辨率。
θ=λ/(πω0) （1）
在一些实施例中，沿垂直于光芯片4的方向观察，沿上述第二方向x，第一耦合部4122的宽度可以由b0逐渐减小变为b1，其中，b0>b1，0.5μm ≤ b0≤1.2μm，0.2μm ≤ b1≤0.9μm。沿上述第二方向x，第二耦合部4131的宽度则可以保持不变；具体地，第二耦合部4131的宽度可以为a0，0.1μm ≤ a0≤0.4μm。
至于沿第二方向x，第一耦合部4122与第二耦合部4131之间的间距情况，该间距可以保持不变。具体地，沿第二方向x上，第一耦合部4122与第二耦合部4131之间的间距可以保持在g1，其中，0.2μm≤ g1≤1.2μm；以一方面满足制造工艺，另一方面使第一耦合部4122与第二耦合部4131之间可以发生光耦合效应。需要说明的是，本申请文件中所述的第一耦合部4122与第二耦合部4131之间的间距意为：第一耦合部4122的中心线与第二耦合部4131的中心线之间的间距。其中，本申请文件中所述的某部件的中心线满足，该中心线的延伸方向与该部件的延伸方向一致，且该部件于该中心线两侧的宽度相同。
本实施例中，第一发射波导412还包括第一输出部4123，沿上述第二方向x，第一输出部4123位于第一耦合部4122的下游；第二发射波导413还包括与第一输出部4123相对设置的第二输出部4132，沿第二方向x，第二输出部4132位于第二耦合部4131的下游。其中，发射波导组件41配置为经由第一输出部4123及第二输出部4132输出探测光。本实施例中，发射波导组件41包括一个第一发射波导412及两个第二发射波导413，两个第二发射波导413分别位于第一发射波导412的相对的两侧，探测光由一个第一发射波导412及两个第二发射波导413输出。可选地，两个第二发射波导413可以沿第一发射波导412的宽度方向分别位于第一发射波导412的相对的两侧，以能够减小发射波导组件41的出射光束沿第一发射波导412的宽度方向的发散角；当然，在其他实施例中，各发射波导411之间排布的方向也可以不与第一发射波导412的宽度方向一致。此外，即使本实施例是以发射波导组件41经由第一输出部4123与第二输出部4132输出探测光为例进行说明，但应当理解，本申请并不局限于此，只要保证是经由第一发射波导412与第二发射波导413共同输出探测光即可；例如，在本申请的其他实施例中，发射波导组件41也可以经由上述第一耦合部4122与第二耦合部4131输出探测光。
可选地，沿第二方向x，第一输出部4123的宽度可以保持不变；沿第二方向x，第二输出部4132的宽度可以保持不变。例如，沿第二方向x上，第一输出部4123的宽度保持为b2，第二输出部4132的宽度保持为a1，其中，0.1 μm ≤ b2≤ 0.35μm，0.1 μm ≤ a1≤ 0.35μm。
至于沿第二方向x，第二输出部4132与第一输出部4123之间的间距情况，该间距可以均逐渐增大，以能够进一步地扩大出射探测光的模场尺寸，进而缩小探测光出射后的发散角，提升激光雷达3探测时的分辨率。其中，沿第二方向x，第二输出部4132与第一输出部4123之间的间距可以以固定斜率平稳增大，也可以以变化斜率增大，对此不作限定。本申请实施例中，沿第二方向x上，第二输出部4132与第一输出部4123之间的间距变化率由小变大再变小，即，沿第二方向x上，第二输出部4132与第一输出部4123之间的间距首先较小幅度增大，而后较大幅度增大，之后再较小幅增大，以保证第一输出部4123与其上游部位直接平缓连接，从而能够在减少探测光损耗的前提下实现出射光束的模场扩大，同时保证经由第一输出部4123输出的探测光的传输方向与经由第二输出部4132输出的探测光的传输方向一致，以及，使第一输出部4123整体延伸形状变化平缓。需要说明的是，本申请文件中所述的第二输出部4132与第一输出部4123之间的间距意为：第二输出部4132的中心线与第一输出部4123的中心线之间的间距。
在一些实施例中，沿第二方向x上，第二输出部4132与第一输出部4123之间的间距由g1逐渐变成g2，其中，g2>g1，1μm ≤ g2≤3μm。
可选地，若发射波导组件41包括两个以上的第二发射波导413，沿第二方向x上，各第二发射波导413的第二输出部4132与第一输出部4123之间的间距变化规律可以保持一致，使得各第二发射波导413内的探测光量可以相对均衡，进而降低出射光束所形成的光斑的各个部位的光强差异，提升激光雷达3的探测性能。具体地，各第二输出部4132可以于第一输出部4123的***呈圆周阵列分布，且各第二输出部4132的形状可以大致相同。
本实施例中，第一发射波导412还可以包括第一传输部4124，沿第二方向x上，第一传输部4124连接于第一耦合部4122，并位于第一耦合部4122的下游；第二发射波导413还可以包括与第一传输部4124相对设置的第二传输部4133，沿第二方向x，第二传输部4133连接于第二耦合部4131，并位于第二耦合部4131的下游。沿上述第二方向x，第一传输部4124的截面轮廓逐渐收缩，第二传输部4133的截面轮廓逐渐收缩；该设置旨在通过对各发射波导411的宽度进行收缩，从而起到使探测光在第一传输部4124和第二传输部4133传输时，进一步扩大探测光的模场尺寸的作用。如此，探测光在经过第一耦合部4122时，部分光信号耦合进入第二耦合部4131，探测光的模场尺寸初步增大；探测光经过第一传输部4124与第二传输部4133时，探测光的模场尺寸进一步增大；探测光经过第一输出部4123和第二输出部4132时，探测光的模场尺寸更进一步增大；换而言之，探测光的模场尺寸经过三次增长，进而可以在出射时具有较大的模场尺寸，以保证出射时的较小的发散角。
沿第二方向x，第一传输部4124的宽度可以以固定变化率平稳减小，也可以以变化斜率减小，对此不作限定。同理，沿第二方向x，第二传输部4133的宽度可以以固定斜率平稳减小，也可以以变化斜率减小，对此不作限定。可选地，沿第二方向x上，第一传输部4124的宽度变化规律与第二传输部4133的宽度变化规律可以大致相同。例如，在一些实施例中，沿第二方向x，第一传输部4124的宽度可以由b1逐渐减小至b2；沿第二方向x，第二传输部4133的宽度可以由a0逐渐减小至使其与第二输出部4132连接的一端的宽度为a1。此处需要说明的是，本实施例中，第一耦合部4122与第一输出部4123之间通过宽度变化的第一传输部4124间接连接，因此上述b2小于b1；当然，在本申请其他的实施例中，若第一耦合部4122与第一输出部4123之间直接连接，则上述b2可以等于b1。同理，本实施例中，第二耦合部4131与第二输出部4132之间通过宽度变化的第二传输部4133间接连接，因此上述a1小于a0；当然，在本申请其他的实施例中，若第二耦合部4131与第二输出部4132之间直接连接，则上述a1可以等于a0。
至于第一传输部4124与第二传输部4133之间的间距情况，其可以是沿上述第二方向x，第一传输部4124与第二传输部4133之间的间距保持不变。具体地，沿第二方向x上，第一传输部4124与第二传输部4133之间的间距可以保持在g1。需要说明的是，本申请文件中所述的第一传输部4124与第二传输部4133之间的间距意为：第一传输部4124的中心线与第二传输部4133的中心线之间的间距。
本实施例中，第一发射波导412还包括第三耦合部4125；沿第二方向x上，第三耦合部4125连接于第一耦合部4122，并位于第一耦合部4122的上游。相应地，第二发射波导413还包括与第三耦合部4125相对设置的第四耦合部4134；沿第二方向x，第四耦合部4134连接于第二耦合部，并位于第二耦合部4131的上游；该第三耦合部4125与第四耦合部4134配置为可使第三耦合部4125中的探测光耦合进入第四耦合部4134。本实施例中，沿上述第二方向x，第四耦合部4134与第三耦合部4125之间的间距逐渐减小。例如，沿第二方向x，第三耦合部4125至第四耦合部4134的间距可以逐渐减小为g1。第三耦合部4125与第四耦合部4134之间间距缓慢拉近的设置旨在，使探测光在第三耦合部4125与第四耦合部4134处即开始初步耦合，以克服直接地在第一耦合部4122与第二耦合部4131处开始耦合而引发的耦合损耗较高的不足。
可选地，沿上述第二方向x，第三耦合部4125的宽度可以保持不变。例如，沿第二方向x上，第三耦合部4125的宽度可以保持在b0。沿上述第二方向x，第四耦合部4134的宽度保持不变。例如，沿上述第二方向x，第四耦合部4134的宽度可以保持在a0。其中，第四耦合部4134的宽度可以小于第三耦合部4125的最小宽度。
至于沿上述第二方向x，第三耦合部4125与第四耦合部4134之间的间距变化情况，可以以固定的变化率平稳减小，也可以以变化的变化率减小，对此不作限定。本申请实施例中，沿上述第二方向x，第三耦合部4125与第四耦合部4134之间的间距变化率由小变大再变小，即，沿上述第二方向x，第三耦合部4125与第四耦合部4134之间的间距首先较小幅度减小，而后较大幅度减小，之后较小幅度减小，以能够在上述第二方向x上实现第一发射波导412与第二发射波导413的平缓靠近，提升第一发射波导412与第二发射波导413之间的耦合效率。
进一步地，在本实施例中，上述第一输入部4121包括相互连接的第一部分4121p及第二部分4121q。沿第二方向x，第一部分4121p具有上述入射端412m，其经由该入射端412m接收由光源模块生成的探测光。第二部分4121q连接于第一部分4121p背离入射端412m的一端，并位于第一耦合部4122的上游，其用于将探测光向第三耦合部4125与第一耦合部4122输送。其中，第一部分4121p的宽度可以保持不变，第二部分4121q的宽度可以逐渐减小；例如，第二部分4121q的宽度可以逐渐减小至使其背离第一部分4121p的一端的宽度为b0。该设置旨在使第一输入部4121在接收探测光之后，宽度可以变化至与下游的波导结构一致，以将探测光传向下游波导结构；例如，在光芯片4中还包括有位于第一输入部4121上游的波导结构，第一部分4121p的宽度与上游的波导结构宽度一致，第二部分4121q背离第一部分4121p的宽度则与下游的波导结构一致，则第一输入部4121能够以较低损耗的方式将探测光耦合进入下游的波导结构。
对于第一发射波导412而言，其可以沿直线方向延伸，使得第二发射波导413通过相对于第一发射波导412弯曲等变化实现第二发射波导413与第一发射波导412之间的间距调整，降低发射波导组件41的设计难度，提升生产效率。
以上是对发射波导组件41的结构进行说明，接下来以发射波导组件41包括第一发射波导412和两分设于第一发射波导412两侧的第二发射波导413为例，并结合附图20至图26，对本实施例中光芯片4与相关技术中光芯片输出的探测光的发散情况进行说明。
如前文所述，第一发射波导412可以包括沿第二方向x依次连接的第一输入部4121、第三耦合部4125、第一耦合部4122、第一传输部4124及第一输出部4123，第二发射波导413可以包括沿第二方向x依次连接的第四耦合部4134、第二耦合部4131、第二传输部4133及第二输出部4132。将第一部分4121p与第二部分4121q之间的界面记作第一界面c、第二部分4121q与第三耦合部4125之间的界面记作第二界面d、第三耦合部4125与第一耦合部4122之间的界面记作第三界面e、第一耦合部4122与第一传输部4124之间的界面记作第四界面f、第一传输部4124与第一输出部4123之间的界面记作第五界面s、第一输出部4123的出射端面记作第六界面t。第四耦合部4134背离第二耦合部4131的端面可以与第二界面d共面，第四耦合部4134与第二耦合部4131之间的界面可以与第三界面e共面，第二耦合部4131与第二传输部4133之间的界面可以与第四界面f共面，第二传输部4133与第二输出部4132之间的界面可以与第五界面s共面，第二输出部4132的出射端面可以与第六界面t共面。
可选地，第一界面c、第二界面d、第三界面e、第四界面f、第五界面s及第六界面t可以相互平行，也可以相交，对此不作限定。
图21示出了发射波导组件41在用于传输探测光时的光场传播示意图的灰度图，图22示出了发射波导组件41在用于传输探测光时的模式演化示意图的灰度图，其中，第一界面c处的模态记作模式1，第四界面f处的模态记作模式2，第五界面s处的模态记作模式3，第六界面t处的模态记作模式4；由图21和图22可以得知，第一界面c处的模式1为基模，第四界面f处的模式2及第五界面s处的模式3已经逐渐演化成复合波导中的基础模式，模式2的模场尺寸相交于模式1增大，模式3的模场尺寸相较于模式2又进一步增大，第六界面t处的模式4的模场尺寸相较于模式3再进一步增大。如此，发射波导组件41探测光最终出射时的模场尺寸，相较于最初接收探测光时的模场尺寸是明显增大的；根据上述发散角与模场尺寸的关系可知，模场尺寸的增大有利于减小出射光束的发散角，进而可以提升激光雷达3探测时的分辨率。
进一步地，请参阅图23和图24，图23示出了相关技术中采用单发射波导411’（即仅采用第一发射波导）在单输入单输出时的光束传输示意图，图24示出了采用本实施例中的发射波导组件41在单波导输入多波导输出时的光束传输示意图，其中，图24示出的发射波导组件41中用于探测光输入的一发射波导411与图23示出的相关技术中的单发射波导411’采用基本相同的宽度，且图24示出的发射波导组件41与图23示出的单发射波导411’在相同的基模能量注入时，图23示出的单发射波导411’对应的出射光束所落在目标物体（如汽车，行人或标定靶）的远场光斑如图25所示，图24示出的发射波导组件41对应的出射光束所落在目标物体的光斑如图26所示，由图25和图26亦可以看出，本申请实施例的发射波导组件41的单波导输入多波导输出，相较于相关技术中单发射波导411’的单输入单输出而言，出射光束的远场光斑尺寸更小，而这也说明本申请实施例提供的发射波导组件41所输出的探测光的发散角更小，有利于提升激光雷达3探测时的分辨率。
在一些实施例中，激光雷达3还包括扫描器件6，请继续参阅图24，扫描器件6位于发射波导组件41的光路下游，其用于接收光芯片4出射的探测光，并进行一维或二维的偏转，以使探测光在激光雷达3外形成特定的探测视场。由于发射波导组件41的出射光束的发散角减小，因此能够减小出射光束到达扫描器件6时的光斑尺寸，使得小尺寸的扫描器件6即可满足使用需求，有利于激光雷达3的小型化且便于集成。其中，扫描器件6可以为振镜和/或转镜等，对此不作限定。
其中，若发射波导组件41包括两个以上的第二发射波导413，两个以上的第二发射波导413可以绕第一发射波导412的延伸方向间隔设置于第一发射波导412的***，使得第一发射波导412的第一耦合部4122传输的探测光能够耦合进入***的第二发射波导413的第二耦合部4131。
需要说明的是，上述发射波导组件41的具体结构可以根据所需发散角的大小进行调整；例如，可以根据所需发散角的大小调整发射波导组件41包括的发射波导411的数目、第二发射波导413与第一发射波导412之间的间距等，对此不作限定。具体地，在第二发射波导413与第一发射波导412之间的间距不变的情况下，可以增加发射波导组件41包括的发射波导411的数目，以使得发射波导组件41的出射光束的发散角越小。具体地，在发射波导组件41包括的发射波导411的数目不变的情况下，可以增大第二发射波导413与第一发射波导412之间的间距，以使得发射波导组件41的出射光束的发散角越小。
需要说明的是，可以在发射波导组件41的出射端面镀增透膜，以达到降低出射端面处的反射率的目的，提高光束出射效率。
需要说明的是，本实施例中第一发射波导412包括第一输入部4121、第三耦合部4125、第一耦合部4122、第一传输部4124与第一输出部4123，但在某些情况下，上述第一输入部4121、第三耦合部4125、第一传输部4124与第一输出部4123中的一个或多个是可以省略的；相应地，第二发射波导413中的第四耦合部4134、第二传输部4133与第二输出部4132中的一个或多个是可以省略的。例如，在一些实施例中，发射波导组件41可以经由第一耦合部4122接收探测光，并经由第一耦合部4122与第二耦合部4131输出探测光。
综上所述，本申请实施例提供的可移动设备1包括激光雷达3，该激光雷达3又进一步包括光芯片4。光芯片4包括包层43以及发射波导组件41，其中，发射波导组件41用于接收探测光并向光芯片之外输出。发射波导组件41包括至少两个发射波导411，该至少两发射波导411具体包括第一发射波导412和至少第二发射波导413。该发射波导组件41配置为经由第一发射波导412接收探测光，并经由至少两个发射波导411输出探测光。本申请实施例通过采用一个发射波导411输入探测光，多个发射波导411输出探测光的方式，使得发射波导组件41出射的探测光的模场尺寸更大，由此使得出射的探测光的发散角更小，进而有利于减小探测光落在目标物体上的光斑尺寸，从而有利于提升探测的分辨率。
值得补充说明的是，以上以接收波导组件44接收回波光的一端与发射波导组件41出射回波光的一端位于光芯片4的同一端为例进行说明；但应当理解，在本申请的其他实施例中，上述接收波导组件44接收回波光的一端与发射波导组件41出射回波光的一端也可以位于光芯片4的不同端，此时需要另外设置将发射光路与回波光路分开的光学元件进行分光，例如光环形器，或者双折射晶体以及反射镜等导光元件的组合。
关于上述发射波导组件41，值得补充一提的是，即使上述实施例是以该发射波导组件41通过第一发射波导412和第二发射波导413共同输出探测光为例进行说明，但本申请并不局限于此，只要保证该发射波导组件41是通过第一发射波导412接收探测光，并经由至少两个发射波导411输出一束探测光即可。
例如，图27和图28示出了本申请其中另一实施例提供的发射波导组件的示意图，发射波导组件41经由至少两个发射波导411输出探测光，具体为，发射波导组件41经由至少两个第二发射波导413输出探测光。相较于图20所示的实施例中发射波导组件41经由第一发射波导412及第二发射波导413输出探测光而言，本实施例中第一发射波导412不再输出探测光。
具体地，本实施例中的发射波导组件41与图20所示的实施例中的发射波导组件41的结构大致相同，区别在于：本实施例中的第一发射波导412相较于图20所示的实施例中的第一发射波导412而言不再设置第一输出部4123。如此，沿上述第二方向x，各第二发射波导413的第二输出部4132超出第一发射波导412设置；则发射波导组件41可以经由各第二发射波导413的第二输出部4132输出探测光。
与上述实施例中的发射波导组件41相似，本实施例中的发射波导组件41亦可以增大探测光出射时的模场尺寸，从而减小探测光的发散角，以提升激光雷达3探测时的分辨率。
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。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”是指至少两个，例如，两个、三个、四个等等。“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。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。

Claims (17)

1.一种光芯片，其特征在于，包括包层以及嵌设于所述包层的接收波导组件，所述接收波导组件用于接收回波光，所述接收波导组件包括至少三个接收波导与至少两个合束器；
所述接收波导包括相对设置的第一端部与第二端部，所述第一端部用于接收所述回波光，各所述接收波导沿第一方向间隔设置，所述第一方向平行于所述第一端部背离所述第二端部的端面；以及
所述合束器包括两输入端与一输出端，所述至少两个合束器包括第一合束器与第二合束器，所述第一合束器的每一输入端分别与一所述接收波导的第二端部连接，
所述第二合束器的一输入端与一所述接收波导的第二端部连接，各所述合束器的输入端所连接的所述接收波导不同，所述第二合束器的另一所述输入端与一所述合束器的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的光芯片，其特征在于，所述接收波导组件包括至少四个接收波导，所述至少四个接收波导包括第一接收波导、第二接收波导、第三接收波导及第四接收波导，所述第一接收波导与所述第二接收波导分别为各所述接收波导中沿所述第一方向位于最外侧的接收波导，所述第三接收波导及所述第四接收波导沿所述第一方向位于所述第一接收波导与所述第二接收波导之间；
所述第一接收波导、所述第三接收波导及所述第四接收波导均连接有所述合束器，所述第二接收波导未连接所述合束器。
3.根据权利要求1所述的光芯片，其特征在于，所述接收波导组件包括至少四个接收波导，所述至少一合束器包括依次串联的第一合束器与至少两第二合束器，各所述第二合束器所连接的所述接收波导沿所述第一方向位于所述第一合束器所连接的所述接收波导的同侧；
沿自所述第一合束器依次经过各所述第二合束器的串联方向，位于上游的所述第二合束器所连接的所述接收波导，相较于位于下游的所述第二合束器所连接的所述接收波导，更靠近所述第一合束器所连接的所述接收波导。
4.根据权利要求1所述的光芯片，其特征在于，还包括相位补偿器；
相互串联的两所述合束器之间设有所述相位补偿器，所述相位补偿器用于补偿回波光经由上游的所述合束器时发生的相位改变。
5.根据权利要求1所述的光芯片，其特征在于，所述接收波导包括第一连接部；
所述第一连接部包括所述第一端部以及与所述第一端部相对的第三端部，自所述第一端部至所述第三端部，所述第一连接部的截面轮廓逐渐扩张。
6.根据权利要求5所述的光芯片，其特征在于，所述接收波导还包括第二连接部；
第二连接部包括相对的第四端部与所述第二端部，所述第四端部连接于所述第三端部，自所述第四端部至所述第二端部，所述第二连接部的截面轮廓保持恒定。
7.根据权利要求1所述的光芯片，其特征在于，沿所述第一方向，所述第一合束器的两所述输入端位于所连接的两所述接收波导的所述第一端部之间；
沿所述第一方向，所述第二合束器的两所述输入端位于所连接的所述接收波导朝向所述第一合束器的一侧。
8.根据权利要求1所述的光芯片，其特征在于，所述第一端部的模场直径为第一直径D，相邻两接收波导的所述第一端部之间的距离为第一距离L；
所述光芯片满足：0.6≤D/L≤2.0。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的光芯片，其特征在于，所述合束器为MMI耦合器、Y形耦合器或星状耦合器。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的光芯片，其特征在于，还包括嵌设于所述包层的发射波导组件，所述发射波导组件用于接收探测光并向所述光芯片之外输出；
所述发射波导组件包括至少两发射波导，所述至少两发射波导包括：
第一发射波导，具有相对的入射端与出射端，所述入射端用于接收所述探测光；以及
至少一个第二发射波导，所述第二发射波导与所述第一发射波导相对设置，所述第一发射波导与所述第二发射波导被配置为可使所述第一发射波导中的探测光耦合进入所述第二发射波导，以使所述发射波导组件经由至少两所述发射波导共同输出一束所述探测光；
所述发射波导组件出射所述探测光的一端与所述接收波导组件接收所述回波光的一端位于所述光芯片的同一端。
11.根据权利要求10所述的光芯片，其特征在于，所述第一发射波导包括第一耦合部，所述第二发射波导包括第二耦合部，所述第一耦合部与第二耦合部相对设置，所述第一耦合部与第二耦合部被配置为可使所述第一耦合部中的探测光耦合进入所述第二耦合部。
12.根据权利要求11所述的光芯片，其特征在于，所述第一发射波导自所述入射端延伸至所述出射端所确定的延伸方向为第一方向；
沿所述第一方向，所述第一耦合部的截面轮廓逐渐收缩；
沿所述第一方向，所述第二耦合部的截面轮廓保持恒定。
13.根据权利要求12所述的光芯片，其特征在于，所述发射波导组件被配置为经由所述第一发射波导及所述第二发射波导输出所述探测光；
所述第一发射波导还包括第一输出部，沿第一方向，所述第一输出部位于所述第一耦合部的下游，所述第一方向为所述第一发射波导自所述入射端延伸至所述出射端所确定的延伸方向；
所述第二发射波导还包括与所述第一输出部相对设置的第二输出部，沿所述第一方向，所述第二输出部位于所述第二耦合部的下游；
所述发射波导组件被配置为经由所述第一输出部及所述第二输出部输出所述探测光；
沿所述第一方向，所述第二输出部与所述第一输出部之间的间距逐渐增大。
14.根据权利要求12所述的光芯片，其特征在于，所述至少两发射波导包括至少两个所述第二发射波导，所述发射波导组件被配置为经由各所述第二发射波导输出所述探测光；
所述第二发射波导还包括第二输出部；
沿第一方向，所述第二输出部位于所述第二耦合部的下游，并超出所述第一发射波导设置，所述第一方向为所述第一发射波导自所述入射端延伸至所述出射端所确定的延伸方向；
所述发射波导组件被配置为经由各所述第二输出部输出所述探测光；
沿所述第一方向，各所述第二输出部之间的间距逐渐增大。
15.一种激光雷达，其特征在于，包括权利要求1至14中任一项所述的光芯片。
16.一种自动驾驶***，其特征在于，包括权利要求15所述的激光雷达。
17.一种可移动设备，其特征在于，包括权利要求15所述的激光雷达；或者，包括权利要求16所述的自动驾驶***。
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