DE102019126477A1

DE102019126477A1 - Hybrid-optische phasenanordnung und mems-strahllenkung für ein chipskaliges lidarsystem

Info

Publication number: DE102019126477A1
Application number: DE102019126477.4A
Authority: DE
Inventors: Timothy J. Talty; Michael Mulqueen; Richard Kremer
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2019-10-01
Publication date: 2020-04-02

Abstract

Fahrzeug, Lidarsystem und Verfahren zum Erfassen eines Objekts. Das Lidarsystem beinhaltet eine optische Phasenanordnung und einen Spiegel. Die optische Phasenanordnung richtet einen von einem Laser erzeugten übertragenen Lichtstrahl entlang einer ersten Richtung innerhalb einer ersten Ebene. Der Spiegel empfängt den übertragenen Lichtstrahl von der optischen Phasenanordnung und richtet den übertragenen Lichtstrahl entlang einer zweiten Richtung innerhalb einer zweiten Ebene.

Description

QUERVERWEIS AUF DIE VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 2. Oktober 2018 eingereichten U.S. Provisional Application Serial No. 62/740,143 , deren Inhalt durch Verweis hierin in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
EINLEITUNG
Die Offenbarung bezieht sich auf ein Lidarsystem und Verfahren zum Erfassen eines Objekts, insbesondere auf ein Strahllenksystem und ein Verfahren für ein Lidarsystem.
Ein Lidarsystem für ein Fahrzeug kann einen photonischen Chip mit einem Laser verwenden. Das Laserlicht wird vom photonischen Chip übertragen und von einem Objekt reflektiert. Unterschiede zwischen dem übertragenen Licht und dem reflektierten Licht werden genutzt, um verschiedene Parameter des Objekts zu bestimmen, wie z.B. seine Reichweite, Azimut, Höhe und Geschwindigkeit. In einigen Lidarsystemen werden zweidimensionale MEMS-Spiegelscanner mit einer Laserquelle verwendet, um das Laserlicht auf ein Sichtfeld zu scannen. Diese Scanner können jedoch ein begrenztes Sichtfeld, eine begrenzte Blendengröße oder beides aufweisen. Daher besteht die Notwendigkeit, ein Sichtfeld für die Strahllenkung in einem Lidarsystem zu verbessern.
BESCHREIBUNG
In einer exemplarischen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Erfassen eines Objekts offenbart. Das Verfahren beinhaltet das Lenken eines von einem Laser erzeugten übertragenen Lichtstrahls entlang einer ersten Richtung innerhalb einer ersten Ebene unter Verwendung einer optischen Phasenanordnung, das Empfangen des übertragenen Lichtstrahls von der optischen Phasenanordnung an einem Spiegel und das Lenken des übertragenen Lichtstrahls entlang einer zweiten Richtung innerhalb einer zweiten Ebene unter Verwendung des Spiegels.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale beinhaltet das Verfahren ferner das Empfangen eines reflektierten Lichtstrahls am Spiegel, wobei der reflektierte Lichtstrahl eine Reflexion des übertragenen Lichtstrahls vom Objekt ist, und das Lenken des reflektierten Lichtstrahls auf eine optische Phasenanordnung über den Spiegel. In verschiedenen Ausführungsformen tritt der übertragene Lichtstrahl über eine Öffnung aus einem photonischen Chip aus und der reflektierte Strahl tritt an der Öffnung in den photonischen Chip ein. Die optische Phasenanordnung oszilliert den übertragenen Lichtstrahl durch einen ersten Winkel innerhalb der ersten Ebene und der Spiegel oszilliert den übertragenen Lichtstrahl durch einen zweiten Winkel innerhalb der zweiten Ebene. Das Verfahren umfasst ferner das Oszillieren des übertragenen Lichtstrahls durch den zweiten Winkel mit einer Rate, die schneller ist als eine Oszillation des übertragenen Lichtstrahls durch den ersten Winkel. Der Spiegel ist Bestandteil eines mikroelektromechanischen (MEMS) Scanners, ferner umfassend das Drehen des Spiegels um eine einzige Drehachse, um den übertragenen Lichtstrahl in die zweite Ebene zu lenken. Das Verfahren beinhaltet ferner das Lenken des reflektierten Lichtstrahls am photonischen Chip auf einen oder mehrere Photodetektoren über einen Zirkulator und das Erfassen eines Parameters des Objekts aus dem reflektierten Lichtstrahl an einem oder mehreren Photodetektoren.
In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform ist ein Lidarsystem offenbart. Das Lidarsystem beinhaltet eine optische Phasenanordnung und einen Spiegel. Die optische Phasenanordnung ist ausgeführt, um einen von einem Laser erzeugten übertragenen Lichtstrahl entlang einer ersten Richtung innerhalb einer ersten Ebene zu lenken. Der Spiegel ist konfiguriert, um den übertragenen Lichtstrahl von der optischen Phasenanordnung zu empfangen und den übertragenen Lichtstrahl entlang einer zweiten Richtung innerhalb einer zweiten Ebene zu lenken.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale empfängt der Spiegel einen reflektierten Lichtstrahl, der eine Reflexion des übertragenen Lichtstrahls von einem Objekt ist, und lenkt den reflektierten Lichtstrahl auf die optische Phasenanordnung. Die optische Phasenanordnung befindet sich an einer Öffnung eines photonischen Chips, der den Laser beinhaltet. Die optische Phasenanordnung ist konfiguriert, um den übertragenen Lichtstrahl durch einen ersten Winkel innerhalb der ersten Ebene zu oszillieren, und der Spiegel ist konfiguriert, um den übertragenen Lichtstrahl durch einen zweiten Winkel innerhalb der zweiten Ebene zu oszillieren. Eine Oszillationsrate durch den zweiten Winkel ist schneller als eine Oszillationsrate durch den ersten Winkel. Der Spiegel ist Bestandteil eines mikroelektromechanischen (MEMS) Scanners und dreht sich um eine einzige Drehachse, um den übertragenen Lichtstrahl in die zweite Ebene zu lenken. Das Lidarsystem beinhaltet ferner einen oder mehrere Photodetektoren, die konfiguriert sind, um einen Parameter des Objekts aus dem reflektierten Lichtstrahl zu erfassen, und einen Zirkulator, der konfiguriert ist, um den reflektierten Lichtstrahl auf einen oder mehrere Photodetektoren zu lenken.
In noch einer weiteren exemplarischen Ausführungsform ist ein Fahrzeug offenbart. Das Fahrzeug beinhaltet ein Lidarsystem zur Messung eines Parameters eines Objekts. Das Lidarsystem beinhaltet eine optische Phasenanordnung und einen Spiegel. Die optische Phasenanordnung ist ausgeführt, um einen von einem Laser erzeugten übertragenen Lichtstrahl entlang einer ersten Richtung innerhalb einer ersten Ebene zu lenken. Der Spiegel ist konfiguriert, um den übertragenen Lichtstrahl von der optischen Phasenanordnung zu empfangen und den übertragenen Lichtstrahl entlang einer zweiten Richtung innerhalb einer zweiten Ebene zu lenken.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale empfängt der Spiegel einen reflektierten Lichtstrahl, der eine Reflexion des übertragenen Lichtstrahls von dem Objekt ist, und lenkt den reflektierten Lichtstrahl auf die optische Phasenanordnung. Die optische Phasenanordnung befindet sich an einer Öffnung eines photonischen Chips, der den Laser beinhaltet. Die optische Phasenanordnung oszilliert den übertragenen Lichtstrahl durch einen ersten Winkel innerhalb der ersten Ebene und der Spiegel oszilliert den übertragenen Lichtstrahl durch einen zweiten Winkel innerhalb der zweiten Ebene, wobei eine Oszillationsrate durch den zweiten Winkel schneller ist als eine Oszillationsrate durch den ersten Winkel. Der Spiegel ist Bestandteil eines mikroelektromechanischen (MEMS) Scanners und dreht sich um eine einzige Drehachse, um den übertragenen Lichtstrahl in die zweite Ebene zu lenken. Das Lidarsystem beinhaltet ferner einen oder mehrere Photodetektoren, die konfiguriert sind, um einen Parameter des Objekts aus dem reflektierten Lichtstrahl zu erfassen, und einen Zirkulator, der konfiguriert ist, um den reflektierten Lichtstrahl auf einen oder mehrere Photodetektoren zu lenken.
Die vorgenannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der Offenbarung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
Figurenliste
Weitere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen lediglich exemplarisch in der folgenden Detailbeschreibung, die sich auf die Zeichnungen bezieht, in denen:

1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug zeigt, das für die Verwendung mit einem Lidarsystem geeignet ist;
2 eine detaillierte Darstellung eines exemplarischen Lidarsystems zeigt, das für die Verwendung mit dem Fahrzeug aus 1 geeignet ist;
3 eine Seitenansicht des Lidarsystems von 2 zeigt;
4 einen alternativen photonischen Chip zeigt, der anstelle des photonischen Chips aus 2 mit dem Lidarsystem verwendet werden kann;
5 einen weiteren alternativen photonischen Chip zeigt, der anstelle des photonischen Chips aus 2 verwendet werden kann;
6 eine verjüngte Laserdiode mit verteilter Bragg-Reflexion (tapered Distributed Bragg Reflection (DBR) Laser Diode) zeigt;
7 Details eines Master-Oszillator-Leistungsverstärkers (Master Oscillator Power Amplifier (MOPA)) in einer Ausführungsform zeigt;
8 einen optischen Frequenzverschieber mit einem integrierten Dual I&Q Mach-Zehnder Modulator (MZM) zeigt;
9 einen optischen Frequenzverschieber in einer alternativen Ausführungsform zeigt;
10 eine alternative Konfiguration von Freiraumoptik und MEMS-Scanner zur Verwendung mit dem Lidarsystem von 2 zeigt;
11 eine alternative Konfiguration von Freiraumoptik und MEMS-Scanner zur Verwendung mit dem Lidarsystem von 2 zeigt;
12 eine Draufsicht auf ein alternatives Lidarsystem zeigt, das zur Verwendung bei der Objekterkennung und -parametrisierung geeignet ist; und
13 eine Seitenansicht des Lidarsystems von 12 zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen nicht einschränken. Es ist zu verstehen, dass in den Zeichnungen entsprechende Referenznummern gleichartige oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform zeigt 1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug 100, das für eine Verwendung mit einem Lidarsystem 200 aus 2 geeignet ist. Das Lidarsystem 200 erzeugt einen übertragenen Lichtstrahl 102, der auf ein Objekt 110 übertragen wird. Das Objekt 110 kann jedes beliebige Objekt außerhalb des Fahrzeugs 100 sein, wie z.B. ein anderes Fahrzeug, ein Fußgänger, ein Telefonmast, etc. Der reflektierte Lichtstrahl 104, der durch Wechselwirkung des Objekts 110 mit dem übertragenen Lichtstrahl 102 entsteht, wird am Lidarsystem 200 zurückempfangen. Ein Prozessor 106 steuert verschiedene Funktionen des Lidarsystems 200, wie z.B. das Steuern einer Lichtquelle des Lidarsystems 200, etc. Der Prozessor 106 empfängt ferner Daten vom Lidarsystem 200 bezüglich der Unterschiede zwischen dem übertragenen Lichtstrahl 102 und dem reflektierten Lichtstrahl 104 und bestimmt aus diesen Daten verschiedene Parameter des Objekts 110. Die verschiedenen Parameter können eine Entfernung oder Reichweite des Objekts 110, Azimutposition, Höhe, Doppler (-Geschwindigkeit) des Objekts usw. beinhalten. Das Fahrzeug 100 kann ferner ein Navigationssystem 108 beinhalten, das diese Parameter verwendet, um das Fahrzeug 100 in Bezug auf das Objekt 110 zu navigieren, um den Kontakt mit dem Objekt 110 zu vermeiden. Obwohl in Bezug auf das Fahrzeug 100 besprochen, kann das Lidarsystem 200 mit anderen Vorrichtungen in verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden, einschließlich Fahrwerkssteuerungssysteme und Vorwärts- oder Vorkonditionierung des Fahrzeugs für raue Straßen.
2 zeigt eine detaillierte Darstellung eines exemplarischen Lidarsystems 200, das für eine Verwendung mit dem Fahrzeug aus 1 geeignet ist. Das Lidarsystem 200 beinhaltet eine Integrationsplattform 240, die eine Siliziumplattform sein kann, und verschiedene befestigte Komponenten. Auf der Integrationsplattform 240 sind ein photonischer Chip 202, eine Freiraumoptik 204 und ein mikroelektromechanischer (MEMS) Scanner 206 angeordnet.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der photonische Chip 202 Teil eines scannenden frequenzmodulierten Lidars mit kontinuierlicher Welle (Scanning Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) -Lidar). Der photonische Chip 202 kann ein siliziumhaltiger photonischer Chip in verschiedenen Ausführungsformen sein. Der photonische Chip 202 kann eine Lichtquelle, einen Wellenleiter und mindestens einen Photodetektor beinhalten. In einer Ausführungsform beinhaltet der photonische Chip 202 eine Lichtquelle, wie beispielsweise einen Laser 210, einen ersten Wellenleiter 212 (hierin auch als lokaler Oszillatorwellenleiter bezeichnet), einen zweiten Wellenleiter 214 (hierin auch als Rückkehrsignalwellenleiter bezeichnet) und einen Satz von Photodetektoren 216a und 216b. Der photonische Chip 202 beinhaltet weiterhin einen oder mehrere Kantenkoppler 218, 220 zum Steuern einer Lichteinkopplung in zugehörige Wellenleiter. Die Kantenkoppler können Punktgrößenwandler, Gitter oder jede andere geeignete Vorrichtung zum Übergang von Licht zwischen Freiraumausbreitung und Ausbreitung in einem Hohlleiter sein. An einem ausgewählten Ort nähern sich der erste Wellenleiter 212 und der zweite Wellenleiter 214 aneinander an, um einen Mehrmoden-Interferenzkoppler (Multimode Interferenz (MMI) - Koppler) 226 zu bilden.
Der Laser 210 ist ein integrierter Bestandteil des photonischen Chips 202. Der Laser 210 kann jeder Einzelfrequenzlaser sein, der frequenzmoduliert werden kann und Licht mit einer ausgewählten Wellenlänge erzeugen kann, wie beispielsweise einer Wellenlänge, die für das menschliche Auge als sicher gilt (z.B. 1550 Nanometer (nm)). Der Laser 210 beinhaltet eine vordere Facette 210a und eine hintere Facette 210b. Ein Großteil der Energie vom Laser 210 wird über die vordere Facette 210a und eine erste Öffnung 222 (Übertragungsöffnung) des photonischen Chips 202 in den freien Raum übertragen. Ein relativ kleiner Prozentsatz der Energie aus dem Laser, auch Leckageenergie genannt, verlässt den Laser 210 über die hintere Facette 210b und wird in den ersten Wellenleiter 212 gelenkt.
Die als lokaler Oszillatorstrahl verwendete Leckagenergie kann variieren und somit die Messungen in Bezug auf den Parameter des Objekts 110 beeinflussen. Um die Leistung des lokalen Oszillatorstrahls zu steuern, kann ein variables Dämpfungsglied im optischen Pfad des lokalen Oszillatorwellenleiters verwendet werden. Wenn die Leistung des lokalen Oszillatorstrahls einen ausgewählten Leistungsschwellenwert überschreitet, kann das Dämpfungsglied aktiviert werden, um den lokalen Oszillatorstrahl zu begrenzen. Alternativ kann am Laser 210 eine Steuerspannung verwendet werden, um die Verstärkung des Lasers 210 an der hinteren Facette 210b des Lasers zu steuern. Die Steuerspannung kann verwendet werden, um die Strahlung oder Leckageenergie an der hinteren Facette 210b zu erhöhen oder zu verringern.
Der erste Wellenleiter 212 stellt einen optischen Pfad zwischen der hinteren Facette 210b des Lasers 210b und den Photodetektoren 216a, 216b zur Verfügung. Ein Ende des ersten Wellenleiters 212 ist über den ersten Kantenkoppler 218 mit der hinteren Facette 210b des Lasers 210b gekoppelt. Die Leckageenergie aus der hinteren Facette 210b wird über den ersten Kantenkoppler 218 in den ersten Wellenleiter 212 gerichtet.
Der zweite Wellenleiter 214 stellt einen optischen Pfad zwischen einer zweiten Öffnung 224, auch Empfängeröffnung genannt, des photonischen Chips 202 und den Photodetektoren 216a, 216b zur Verfügung. Der zweite Kantenkoppler 220 an der zweiten Öffnung 224 fokussiert den einfallenden reflektierten Lichtstrahl 104 in den zweiten Wellenleiter 214.
Der erste Wellenleiter 212 und der zweite Wellenleiter 214 bilden einen Mehrmoden-Interferenzkoppler (Multimode Interferenz (MMI)-Koppler) 226 an einem Ort zwischen ihren jeweiligen Öffnungen (222, 224) und den Photodetektoren (216a, 216b). Licht im ersten Wellenleiter 212 und Licht im zweiten Wellenleiter 214 interferieren gegenseitig am MMI-Koppler 226 und die Ergebnisse der Interferenz werden an den Photodetektoren 216a und 216b erfasst. Messungen an den Photodetektoren 216a und 216b werden dem Prozessor 106, 1, zur Verfügung gestellt, der verschiedene Eigenschaften des reflektierten Lichtstrahls 104 und damit verschiedene Parameter des Objekts 110, 1, bestimmt. Die Photodetektoren 216a und 216b wandeln das Lichtsignal (d.h. Photonen) in ein elektrisches Signal (d.h. Elektronen) um. Das elektrische Signal erfordert im Allgemeinen eine zusätzliche Signalverarbeitung wie Verstärkung, Umwandlung von einem elektrischen Stromsignal in ein elektrisches Spannungssignal und Umwandlung von einem analogen Signal in ein diskretes digitales Signal, bevor es dem Prozessor 106 bereitgestellt wird.
Die Freiraumoptik 204 beinhaltet eine Kollimationslinse 228, eine Fokussierlinse 230, einen optischen Zirkulator 232 und einen Drehspiegel 234. Die Kollimationslinse 228 ändert die Krümmung des übertragenen Lichtstrahls 102 von einem divergierenden Strahl (beim Verlassen der vorderen Facette 210a des Lasers 210b zu einem kollimierten oder parallelen Lichtstrahl). Der optische Zirkulator 232 steuert eine Richtung des übertragenen Lichtstrahls 102 und des reflektierten Lichtstrahls 104. Der optische Zirkulator 232 lenkt den übertragenen Lichtstrahl 102 ohne Winkelabweichung nach vorne und lenkt den einfallenden oder reflektierten Lichtstrahl 104 um einen ausgewählten Winkel. In verschiedenen Ausführungsformen ist der ausgewählte Winkel ein 90-Grad-Winkel, aber es kann jeder geeignete Winkel erreicht werden. Der reflektierte Lichtstrahl 104 wird am Drehspiegel 234 auf die Fokussierlinse 230 gerichtet. Die Fokussierlinse 230 verändert die Kurven des reflektierten Lichtstrahls 104 von einem im Wesentlichen parallelen Lichtstrahl in einen konvergierenden Lichtstrahl. Die Fokussierlinse 230 ist in einem Abstand von der zweiten Öffnung 224 angeordnet, der die Konzentration des reflektierten Lichtstrahls 104 auf den zweiten Kantenkoppler 220 an der zweiten Öffnung 224 ermöglicht.
Der MEMS-Scanner 206 beinhaltet einen Spiegel 236 zum Abtasten des übertragenen Lichtstrahls 102 über eine Vielzahl von Winkeln. In verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Spiegel 236 um zwei Achsen drehen und so den übertragenen Lichtstrahl 102 über einen ausgewählten Bereich abtasten. In verschiedenen Ausführungsformen beinhalten die Spiegelachsen eine schnelle Achse mit einem Abtastwinkel von etwa 50 Grad und eine quasistatische langsame Achse mit einem Abtastwinkel von etwa 20 Grad. Der MEMS-Scanner 206 kann den übertragenen Lichtstrahl in eine ausgewählte Richtung lenken und empfängt einen reflektierten Lichtstrahl 104 aus der ausgewählten Richtung.
3 zeigt eine Seitenansicht des Lidarsystems 200 aus 2. Die Integrationsplattform 240 beinhaltet den photonischen Chip 202, der auf einer Oberfläche der Integrationsplattform 240 angeordnet ist. Die Integrationsplattform 240 beinhaltet eine Tasche 242, in der ein optischer Unterbau 244 angeordnet sein kann. Die Freiraumoptik 204 und der MEMS-Scanner 206 können auf dem optischen Unterbau 244 montiert sein und der optische Unterbau kann innerhalb der Tasche 242 ausgerichtet sein, um die Kollimationslinse 228 mit der ersten Öffnung 222 des photonischen Chips 202 auszurichten und die Fokussierlinse 230 mit der zweiten Öffnung 224 des photonischen Chips auszurichten. Der optische Unterbau 244 kann aus einem Material hergestellt sein, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Integrationsplattform 240 entspricht oder im Wesentlichen entspricht, um die Ausrichtung zwischen der Freiraumoptik 204 und dem photonischen Chip 202 aufrechtzuerhalten. Die Integrationsplattform 240 kann mit einer Leiterplatte 246 gekoppelt sein. Die Leiterplatte 246 beinhaltet verschiedene Elektroniken für den Betrieb der Komponenten des Lidarsystems 200, einschließlich der Steuerung des Betriebs des Lasers 210, 2, des photonischen Chips 202, der Steuerung der Oszillationen des Spiegels 236, des Empfangs von Signalen von den Photodetektoren 216a und 216b und der Verarbeitung der Signale, um verschiedene Eigenschaften des reflektierten Lichtstrahls 104 zu bestimmen und damit verschiedene Parameter des Objekts 110, 1, die dem reflektierten Lichtstrahl zugeordnet sind, zu bestimmen.
Die Verwendung eines optischen Unterbaus 244 ist eine mögliche Implementierung für eine Ausführungsform der Integrationsplattform 240. In einer weiteren Ausführungsform wird ein optischer Unterbau 244 nicht verwendet und die Freiraumoptik 204 und der MEMS-Scanner 206 sind direkt auf der Integrationsplattform 240 angeordnet.
4 zeigt einen alternativen photonischen Chip 400, der anstelle des photonischen Chips 202 von 2 mit dem Lidarsystem 200 verwendet werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen ist der photonische Chip 400 Teil eines Scanning Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) -Lidars und kann ein Silizium-Photonik-Chip sein. Der photonische Chip 400 beinhaltet eine kohärente Lichtquelle, wie beispielsweise einen Laser 210, der ein integrierter Bestandteil des photonischen Chips 400 ist. Der Laser 210 kann jeder einzelne Frequenzlaser sein, der frequenzmoduliert werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen erzeugt der Laser 210 Licht mit einer ausgewählten Wellenlänge, wie beispielsweise einer für das menschliche Auge sicheren Wellenlänge (z.B. 1550 Nanometer (nm)). Der Laser beinhaltet eine vordere Facette 210a, aus der ein Großteil der Laserenergie aus dem Laser 210 austritt, und eine hintere Facette 210b, aus der eine Leckenergie austritt. Die Energie, die aus der hinteren Facette 210b austritt, kann mit einem Photodetektor (nicht dargestellt) gekoppelt werden, um die Leistung des Lasers 210 zu überwachen. Die vordere Facette 210a des Lasers 210 ist über einen laserzugewandten Kantenkoppler 406, der das Licht vom Laser 210 empfängt, mit einem Sender-Wellenleiter 404 gekoppelt. Der Sender-Wellenleiter 404 richtet das Licht von der vorderen Facette 210a des Lasers 210a aus dem photonischen Chip 400 über einen Sender-Kantenkoppler 420 als übertragenen Lichtstrahl 102.
Ein lokaler Oszillator (LO) -Wellenleiter 408 ist optisch mit dem Sender-Wellenleiter 404 über einen Richtkoppler/Splitter oder einen Multimode-Interferenz (MMI) -Koppler/Splitter 410 gekoppelt, der sich zwischen dem Laser 210 und dem Sender-Kantenkoppler 420 befindet. Der Richtungs- oder MMI-Koppler/Splitter 410 teilt das Licht des Lasers 210 in den sich im Sender-Wellenleiter 404 weiter ausbreitenden übertragenen Lichtstrahl 102 und einen sich im lokalen Oszillator-Wellenleiter 408 ausbreitenden lokalen Oszillatorstrahl. In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Teilungsverhältnis von 90% für den übertragenen Lichtstrahl 102 und 10% für den lokalen Oszillatorstrahl betragen. Die Leistung eines lokalen Oszillatorstrahls im lokalen Oszillator-Wellenleiter 408 kann durch Verwendung eines variablen Dämpfers im LO-Wellenleiter 408 oder durch Verwendung einer Steuerspannung am Laser 210 gesteuert werden. Der lokale Oszillatorstrahl ist auf die zwei symmetrischen Photodetektoren 216a, 216b gerichtet, die Strahlmessungen durchführen und die Lichtsignale in elektrische Signale zur Verarbeitung umwandeln.
Der einfallende oder reflektierte Lichtstrahl 104 tritt über den Empfänger-Wellenleiter 414 über einen Empfänger-Kantenkoppler 422 in den photonischen Chip 400 ein. Der Empfänger-Wellenleiter 414 lenkt den reflektierten Lichtstrahl 104 vom Empfänger-Kantenkoppler 422 auf den dualsymmetrischen Photodetektor 216a, 216b. Der Empfänger-Wellenleiter 414 ist optisch mit dem lokalen Oszillator-Wellenleiter 408 an einem Richtungs- oder MMI-Koppler/Kombinierer 412 gekoppelt, der sich zwischen dem Empfänger-Kantenkoppler 422 und den Photodetektoren 216a, 216b befindet. Der lokale Oszillatorstrahl und der reflektierte Lichtstrahl 104 interagieren miteinander am Richtungs- oder MMI-Koppler/Kombinierer 412, bevor sie am dualsymmetrischen Photodetektor 216a, 216b empfangen werden. In verschiedenen Ausführungsformen sind der Sender-Wellenleiter 404, der lokale Oszillator-Wellenleiter 408 und der Empfänger-Wellenleiter 414 optische Fasern.
5 zeigt einen weiteren alternativen photonischen Chip 500, der anstelle des photonischen Chips 202 aus 2 verwendet werden kann. Der alternative photonische Chip 500 hat ein Design, bei dem der Laser 210 nicht auf dem photonischen Chip 500 integriert ist. Der photonische Chip 500 beinhaltet einen ersten Wellenleiter 502 zur Ausbreitung eines lokalen Oszillatorstrahls innerhalb des photonischen Chips 500 und einen zweiten Wellenleiter 504 zur Ausbreitung eines reflektierten Lichtstrahls 104 innerhalb des photonischen Chips 500. Ein Ende des ersten Wellenleiters 502 ist mit einem ersten Kantenkoppler 506 gekoppelt, der sich an einer ersten Öffnung 508 des photonischen Chips 500 befindet, und der erste Wellenleiter 502 richtet das Signal zu den Photodetektoren 216a und 216b. Ein Ende des zweiten Wellenleiters 504 ist mit einem zweiten Kantenkoppler 510 gekoppelt, der sich an einer zweiten Öffnung 512 befindet, und der zweite Wellenleiter 504 richtet das Signal zu den Photodetektoren 216a, 216b. Der erste Wellenleiter 502 und der zweite Wellenleiter 504 nähern sich einander an einem Ort zwischen ihren jeweiligen Kantenkopplern 506, 510 und den Photodetektoren 216a, 216b, um einen MMI-Koppler 514 zu bilden, in dem der lokale Oszillatorstrahl und der reflektierte Lichtstrahl 104 miteinander interferieren.
Der Laser 210 ist off-chip (d.h. nicht in den photonischen Chip 500 integriert) und ist mit seiner hinteren Facette 210b auf den ersten Kantenkoppler 506 ausgerichtet. Der Laser 210 kann jeder Einzelfrequenzlaser sein, der frequenzmoduliert werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen erzeugt der Laser 210 Licht mit einer ausgewählten Wellenlänge, wie beispielsweise einer für das menschliche Auge sicheren Wellenlänge (z.B. 1550 Nanometer (nm)). Eine Fokussierlinse 520 ist zwischen der hinteren Facette 210b und der ersten Öffnung 508 angeordnet und fokussiert den Leckagestrahl von der hinteren Facette 210b auf den ersten Kantenkoppler 506, so dass der Leckagestrahl in den ersten Wellenleiter 502 als lokaler Oszillatorstrahl eintritt. Die Leistung eines lokalen Oszillatorstrahls im ersten Wellenleiter 502 kann durch die Verwendung eines variablen Dämpfers im ersten Wellenleiter 502 oder durch die Verwendung einer Steuerspannung am Laser 210 gesteuert werden. Licht, das über die vordere Facette 210a aus dem Laser 210 austritt, wird als übertragener Lichtstrahl 102 verwendet und über ein Sichtfeld des Freiraums gerichtet, um von einem Objekt 110, 1 im Sichtfeld reflektiert zu werden. Der reflektierte Lichtstrahl 104 wird am zweiten Kantenkoppler 510 über geeignete Freiraumoptiken empfangen (nicht dargestellt).
6 zeigt eine verjüngte Laserdiode mit verteilter Bragg-Reflexion (tapered Distributed Bragg Reflection (DBR) Laser Diode) 600. Die DBR-Laserdiode 600 kann als Laser 210 für die photonischen Chips 202, 400 und 500 des Lidarsystems 200 verwendet werden. Die DBR-Laserdiode 600 beinhaltet einen hochreflektierenden DBR-Rückspiegel 602 an einer hinteren Facette 610b der DBR Laserdiode, einen weniger reflektierenden Frontspiegel 606 an einer vorderen Facette 610a der DBR-Laserdiode und einen verjüngten Verstärkungsabschnitt 604 zwischen dem DBR-Rückspiegel 602 und dem Frontspiegel 606. Der DBR-Rückspiegel 602 beinhaltet abwechselnde Bereiche von Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Strom oder Energie kann am verjüngten Verstärkungsabschnitt 604 angelegt werden, um Licht mit einer ausgewählten Wellenlänge zu erzeugen.
7 zeigt Details eines Master-Oszillator-Leistungsverstärkers (Master Oscillator Power Amplifier (MOPA)) 700 in einer Ausführungsform. Der MOPA 700 kann als Laser 210 für die photonischen Chips 202, 400 und 500 des Lidarsystems 200 verwendet werden.
Der MOPA 700 beinhaltet einen hochreflektierenden DBR-Rückspiegel 702 an einer hinteren Facette 710b und einen weniger reflektierenden DBR-Frontspiegel 708 an der vorderen Facette 710a. Zwischen dem Rückspiegel 702 und dem Frontspiegel 708 befinden sich ein Phasenabschnitt 704 und ein Verstärkungsabschnitt 706. Der Phasenabschnitt 704 stellt die Modi des Lasers ein und der Verstärkungsabschnitt 706 beinhaltet ein Verstärkungsmedium zur Erzeugung von Licht bei einer ausgewählten Wellenlänge. Das aus dem Frontspiegel 708 austretende Licht durchläuft einen Verstärkungsabschnitt 710, der die Lichtintensität erhöht.
In verschiedenen Ausführungsformen weist der Laser eine Ausgangsleistung von 300 MilliWatt (mW) der vorderen Facette und eine Ausgangsleistung der hinteren Facette von etwa 3 mW auf, wobei eine Linienbreite von weniger als etwa 100 Kilohertz (kHz) eingehalten wird. Der MOPA 700 hat zwar ein komplizierteres Design als die DBR-Laserdiode 600, ist aber oft zuverlässiger bei der Erzeugung der erforderlichen optischen Leistung an der vorderen Facette, während der Einzelfrequenzbetrieb und der Einzelraummodusbetrieb erhalten bleiben.
8 zeigt einen optischen Frequenzverschieber 800 mit einem integrierten Dual I&Q Mach-Zehnder Modulator (MZM) 804. Der optische Frequenzverschieber 800 kann verwendet werden, um eine Frequenz oder Wellenlänge eines lokalen Oszillatorstrahls zu ändern, um Mehrdeutigkeiten bei Messungen des reflektierten Lichtstrahls 104 zu reduzieren. Der optische Frequenzverschieber 800 beinhaltet einen Eingangs-Wellenleiter 802, der dem MZM 804 Licht mit einer ersten Wellenlänge/Frequenz, im Folgenden auch als Diodenwellenlänge/-frequenz (λ_D/f_D ) bezeichnet, bereitstellt. Der optische Frequenzverschieber 800 beinhaltet weiterhin einen Ausgangs-Wellenleiter 806, der Licht mit verschobener Wellenlänge/Frequenz (λ_D-λ_m/f_D+f_m) vom MZM 804 empfängt. λ_m und f_m sind die Wellenlängenverschiebung bzw. die Frequenzverschiebung, die dem Licht durch das MZM 804 vermittelt wird.
Beim MZM 804 wird das Licht des Eingangs-Wellenleiters 802 in mehrere Zweige aufgeteilt. In verschiedenen Ausführungsformen gibt es vier Zweige zum MZM 804. Jeder Zweig beinhaltet einen optischen Pfadverschieber 808, mit dem die Länge des optischen Pfades vergrößert oder verkleinert und damit die Phasenverzögerung entlang des ausgewählten Zweigs geändert werden kann. Ein ausgewählter optischer Pfadverschieber 808 kann ein Heizelement sein, das den Abzweig erwärmt, um die Länge des Abzweigs aufgrund von thermischer Ausdehnung oder Kontraktion zu vergrößern oder zu verkleinern. Es kann eine Spannung angelegt werden, um den optischen Pfadverschieber 808 und damit die Zunahme der Abnahme der Länge des optischen Pfades zu steuern. Somit kann ein Bediener oder Prozessor den Wert der Änderung der Wellenlänge/Frequenz (λ_m/f_m ) und damit die verschobene Wellenlänge/Frequenz (λ_D-λ_m/f_D+f_m) im Ausgangs-Wellenleiter 806 steuern.
9 zeigt einen optischen Frequenzverschieber 900 in einer alternativen Ausführungsform. Der optische Frequenzverschieber 900 beinhaltet einen einzelnen Mach-Zehnder Modulator (MZM) 904 und einen optischen Filter mit High-Q-Ring-Resonator (High-Q Ring Resonator Optical Filter) 908. Das einzelne MZM 904 weist zwei Zweige von Wellenleitern auf, die jeweils einen optischen Pfadverschieber 910 aufweisen. Ein Eingangs-Wellenleiter 902 richtet das Licht mit einer Betriebswellenlänge/-frequenz in das einzelne MZM 904 (λ_D/f_D ), wobei das Licht auf die Zweige des einzelnen MZM 904 verteilt wird. Die optischen Pfadverschieber 910 werden aktiviert, um dem Licht eine Änderung der Frequenz/Wellenlänge (λ_m/f_m ) zu verleihen. Das Licht des einzelnen MZM 904 durchläuft den optischen Filter 908 über den Ausgangs-Wellenleiter 906, um die vom einzelnen MZM 904 erzeugten Oberwellen zu reduzieren. In verschiedenen Ausführungsformen hat das über den optischen Filter 908 austretende Licht Wellenlänge/Frequenz (λ_D-λ_m/f_D+f_m).
In verschiedenen Ausführungsformen verschiebt der optische Frequenzverschieber (800, 900) die optische Frequenz des lokalen Oszillatorstrahls um bis zu etwa 115 Megahertz (Mhz). Der integrierte Dual I&Q -MZM 804 ist in der Lage, ein breites Spektrum an optischen Verschiebungen zu erreichen, z.B. um mehr als 1 Gigahertz (GHz) bei gleichzeitig nur geringem Oberwellenlevel (d.h. < -20 dB). Häufig wird der integrierte Dual I&Q -MZM 804 über den integrierten einzelnen MZM und den optischen Filter mit High-Q-Ring-Resonator (High-Q Ring Resonator Optical Filter) 908 ausgewählt, obwohl sein Design komplexer ist.
10 zeigt eine alternative Konfiguration 1000 von Freiraumoptik 204 und MEMS-Scanner 206 zur Verwendung mit dem Lidarsystem 200, 2. Die Freiraumoptik beinhaltet die Kollimationslinse 228, die Fokussierlinse 230, den optischen Zirkulator 232 und den Drehspiegel 234 wie in 2 dargestellt. Die Freiraumoptik beinhaltet weiterhin einen Drehspiegel 1002, der den übertragenen Lichtstrahl 102 vom optischen Zirkulator 232 auf den Spiegel 236 des MEMS-Scanners 206 und den reflektierten Lichtstrahl 104 vom Spiegel 236 des MEMS-Scanners 206 auf den optischen Zirkulator 232 richtet. Der Drehspiegel kann das Licht aus der Ebene der Freiraumoptik ablenken und eine Vielzahl von Drehspiegeln in verschiedenen Ausführungsformen aufweisen.
11 zeigt eine alternative Konfiguration 1100 der Freiraumoptik 204 und des MEMS-Scanners 206 zur Verwendung mit dem Lidarsystem 200, 2. Die Freiraumoptik beinhaltet eine einzelne Kollimations- und Fokussierlinse 1102, einen doppelbrechenden Keil 1104, einen Faraday-Rotator 1106 und einen Drehspiegel 1108. Die Kollimations- und Fokussierlinse 1102 kollimiert den in eine Richtung verlaufenden übertragenen Lichtstrahl 102 und fokussiert den in die entgegengesetzte Richtung verlaufenden reflektierten Lichtstrahl 104. Der doppelbrechende Keil 1104 ändert den Pfad eines Lichtstrahls in Abhängigkeit von einer Polarisationsrichtung des Lichtstrahls. Der Faraday-Rotator 1106 beeinflusst die Polarisationsrichtungen der Lichtstrahlen. Aufgrund der Konfiguration des doppelbrechenden Keils 1104 und des Faraday-Rotors 1106 wird der übertragene Lichtstrahl 102 mit einer ersten Polarisationsrichtung auf den doppelbrechenden Keil 1104 und der reflektierte Lichtstrahl 104 auf den doppelbrechenden Keil 1104 mit einer zweiten Polarisationsrichtung, die sich von der ersten Polarisationsrichtung unterscheidet, im Allgemeinen durch eine 90-Grad-Drehung der ersten Polarisationsrichtung, aufgebracht. Somit kann der übertragene Lichtstrahl 102 bei einer ersten Öffnung 1110 aus dem photonischen Chip austreten und am Spiegel 236 des MEMS-Scanners 206 in die ausgewählte Richtung abgelenkt werden. Unterdessen wird der reflektierte Lichtstrahl 104, der sich als der übertragene Lichtstrahl 102 am MEMS-Scanner 206 in die entgegengesetzte Richtung bewegt, in eine andere Richtung umgelenkt, die auf eine zweite Öffnung 1112 des photonischen Chips gerichtet ist.
Ein Drehspiegel 1108 richtet den übertragenen Lichtstrahl 102 vom Faraday-Rotator 1106 auf den Spiegel 236 des MEMS-Scanners 206 und richtet den reflektierten Lichtstrahl 104 vom Spiegel 236 des MEMS-Scanners 206 auf den Faraday-Rotator 1106. Der Drehspiegel 1008 kann das Licht aus der Ebene der Freiraumoptik ablenken und kann eine Vielzahl von Drehspiegeln in verschiedenen Ausführungsformen aufweisen.
12 zeigt ein alternatives Lidarsystem 1200, das für eine Verwendung bei der Objekterkennung und -parametrierung geeignet ist. Das Lidarsystem 1200 beinhaltet einen alternativen photonischen Chip 1202 mit einer optischen Phasenanordnung 1208. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet der alternative photonische Chip 1202 eine kohärente Lichtquelle, wie beispielsweise einen Laser 210, der ein integrierter Bestandteil des photonischen Chips 1202 ist. Der Laser 210 kann jeder Einzelfrequenzlaser sein, der frequenzmoduliert werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen erzeugt der Laser 210 Licht mit einer ausgewählten Wellenlänge, wie beispielsweise einer für das menschliche Auge sicheren Wellenlänge (z.B. 1550 Nanometer (nm)). Der Laser 210 beinhaltet eine vordere Facette 210a, aus der ein Großteil der Laserenergie aus dem Laser 210 austritt, und eine hintere Facette 210b, aus der eine Leckageenergie austritt. Die vordere Facette 210a des Lasers 210 ist über einen laserzugewandten Kantenkoppler (nicht dargestellt), der das Licht vom Laser 210 empfängt, mit einem Sender-Wellenleiter 1204 gekoppelt. Der Sender-Wellenleiter 1204 richtet das Licht von der vorderen Facette 210a des Lasers 210 zu einem im photonischen Chip 1202 integrierten Zirkulator 1206. Der Zirkulator 1206 richtet das Licht von der vorderen Facette 210a des Lasers 210 auf die optische Phasenanordnung 1208, die sich an einer Öffnung 1210 des photonischen Chips 1202 befindet, über einen Eingangs-/Ausgangswellenleiter 1212. Das aus der Öffnung 1210 austretende Licht wird als übertragener Lichtstrahl 102 bezeichnet.
Ein lokaler Oszillator (LO) -Wellenleiter 1214 ist optisch mit dem Sender-Wellenleiter 1204 über einen Richtungskoppler/-teiler oder einen Mehrmoden-Interferenzkoppler/-teiler (Multimode Interferenz (MMI) -Koppler/Splitter) 1216 gekoppelt, der sich zwischen dem Laser 210 und dem Zirkulator 1206 befindet. Der Richtungs- oder MMI-Koppler/Verteiler 1216 teilt das Licht des Lasers 210 in den übertragenen Lichtstrahl 102, der sich im Sender-Wellenleiter 1204 weiter ausbreitet, und einen lokalen Oszillatorstrahl, der sich im lokalen Oszillator-Wellenleiter 1214 ausbreitet. In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Teilungsverhältnis 90% für den übertragenen Lichtstrahl 102 und 10% für den lokalen Oszillatorstrahl betragen. Die Leistung eines lokalen Oszillatorstrahls im lokalen Oszillator-Wellenleiter 1214 kann durch die Verwendung eines variablen Dämpfers im lokalen Oszillator-Wellenleiter 1214 oder durch die Verwendung einer Steuerspannung am Laser 210 gesteuert werden. Der lokale Oszillatorstrahl ist auf die dualsymmetrischen Photodetektoren 216a, 216b gerichtet, die Strahlmessungen durchführen und die Lichtsignale in elektrische Signale zur Verarbeitung umwandeln.
Der einfallende oder reflektierte Lichtstrahl 104 tritt über die Öffnung 1210 und den Eingangs-/Ausgangswellenleiter 1212 in den photonischen Chip 1202 ein. Der Eingangs-/Ausgangswellenleiter 1212 richtet den reflektierten Lichtstrahl 104 von der Öffnung 1210 zum Zirkulator 1206. Der Zirkulator 1206 leitet den reflektierten Lichtstrahl 104 in einen Empfänger-Wellenleiter 1220. Der Empfänger-Wellenleiter 1220 ist optisch mit dem lokalen Oszillator-Wellenleiter 1214 an einem Richtungs- oder MMI-Koppler/Kombinierer 1218 gekoppelt, der sich zwischen dem Zirkulator 1206 und den Photodetektoren 216a, 216b befindet. Der lokale Oszillatorstrahl und der reflektierte Lichtstrahl 104 interagieren miteinander am Richtungs- oder MMI-Koppler/Kombinierer 1218, bevor sie am dualsymmetrischen Photodetektor 216a, 216b empfangen werden. In verschiedenen Ausführungsformen sind der Sender-Wellenleiter 1204, der Eingangs-/Ausgangswellenleiter 1212, der lokale Oszillator-Wellenleiter 1214 und der Empfänger-Wellenleiter 1220 optische Fasern.
Die optische Phasenanordnung 1208, die sich an der Öffnung 1210 befindet, steuert den Strahl in eine ausgewählte Richtung. Insbesondere bewegt die optische Phasenanordnung 1208 das Licht innerhalb der Ebene, die durch die x- und y-Achse des Koordinatensystems 1225 definiert ist, die neben dem Lidarsystem (in dem die z-Achse aus der Seite heraus zeigt) angezeigt wird. Die optische Phasenanordnung 1208 ändert einen ersten Winkel θ in der x-y-Ebene. Der erste Winkel θ kann in Bezug auf die y-Achse definiert werden, welche eine Richtung ist, die eine Nullablenkung durch die optische Phasenanordnung 1208 beinhaltet. Der abgelenkte Strahl aus der optischen Phasenanordnung 1208 trifft auf den Spiegel 1232 des MEMS-Scanners 1230. In einer Ausführungsform ist der MEMS-Scanner 1230 ein 1-D dimensionaler MEMS-Scanner, der den Spiegel 1232 um eine einzige Drehachse dreht. Der Spiegel 1232 ist so ausgerichtet, dass er den übertragenen Lichtstrahl 102 aus der x-y-Ebene des Koordinatensystems 1225 reflektiert. Unter Bezugnahme auf 13 wird der Lichtstrahl durch einen zweiten Winkel φ in Bezug auf die z-Achse innerhalb der y-z-Ebene des Koordinatensystems 1225 bewegt. (In 13 zeigt die x-Achse aus der Seite heraus.) Der zweite Winkel φ kann in Bezug auf die z-Achse oder jeden geeigneten Vektor definiert werden, der aus der x-y-Ebene zeigt und eine Nulldurchbiegung durch den Spiegel 1232 definiert. Infolgedessen scannt der übertragene Lichtstrahl 120 einen zweidimensionalen Bereich, wobei die optische Phasenanordnung 1208 eine erste Drehung der Abtastung und der MEMS-Scanner 1230 oder der Spiegel 1232 des MEMS-Scanners 1230 eine zweite Drehung der Abtastung durchführt. Die Oszillationsrate des MEMS-Scanners 1230 kann schneller sein als die Oszillationsrate der optischen Phasenanordnung 1208. Daher kann der MEMS-Scanner 1230 den zweiten Winkel φ über die Gesamtheit seines Bereichs oszillieren, bevor die optische Phasenanordnung 1208 den ersten Winkel θ ändert.
Bei jeder ausgewählten Konfiguration der optischen Phasenanordnung 1208 und des Spiegels 1232 wird der übertragene Lichtstrahl 102 auf einen ausgewählten Ort gerichtet. Ein reflektierter Lichtstrahl 104, der sich aus der Reflexion des übertragenen Lichtstrahls 102 ergibt, wird vom Auswahlpunkt aus auf den Spiegel 1232 auftreffen und verfolgt den Pfad des übertragenen Lichtstrahls 102, nur umgekehrt, um in den photonischen Chip 1202 einzudringen.
Obwohl die vorstehende Offenbarung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurde, wird von den Fachleuten verstanden, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente durch Elemente davon ersetzt werden können, ohne von ihrem Umfang abzuweichen. Darüber hinaus können viele Änderungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne vom wesentlichen Umfang der Offenbarung abzuweichen. Daher ist beabsichtigt, dass sich die vorliegende Offenbarung nicht auf die einzelnen offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern alle in ihren Anwendungsbereich fallenden Ausführungsformen umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62740143 [0001]

Claims

Verfahren zum Erfassen eines Objekts, umfassend: Richten eines von einem Laser erzeugten übertragenen Lichtstrahls entlang einer ersten Richtung innerhalb einer ersten Ebene unter Verwendung einer optischen Phasenanordnung; Empfangen des übertragenen Lichtstrahls von der optischen Phasenanordnung an einem Spiegel; und Richten des übertragenen Lichtstrahls entlang einer zweiten Richtung innerhalb einer zweiten Ebene unter Verwendung des Spiegels.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Empfangen eines reflektierten Lichtstrahls an dem Spiegel, wobei der reflektierte Lichtstrahl eine Reflexion des übertragenen Lichtstrahls von dem Objekt ist; und Richten des reflektierten Lichtstrahls über den Spiegel auf die optische Phasenanordnung; wobei der übertragene Lichtstrahl über eine Öffnung aus einem photonischen Chip austritt und der reflektierte Lichtstrahl an der Öffnung in den photonischen Chip eintritt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die optische Phasenanordnung den übertragenen Lichtstrahl durch einen ersten Winkel innerhalb der ersten Ebene und der Spiegel den übertragenen Lichtstrahl durch einen zweiten Winkel innerhalb der zweiten Ebene oszilliert.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend das Oszillieren des übertragenen Lichtstrahls durch den zweiten Winkel mit einer Rate, die schneller ist als eine Oszillation des übertragenen Lichtstrahls durch den ersten Winkel.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Spiegel eine Komponente eines mikroelektromechanischen (MEMS) Scanners ist, ferner umfassend das Drehen des Spiegels um eine einzige Drehachse, um den übertragenen Lichtstrahl in die zweite Ebene zu richten.
Lidarsystem, umfassend: eine optische Phasenanordnung, die ausgeführt ist, um einen von einem Laser erzeugten übertragenen Lichtstrahl entlang einer ersten Richtung innerhalb einer ersten Ebene zu richten; und einen Spiegel, der konfiguriert ist, um den übertragenen Lichtstrahl von der optischen Phasenanordnung zu empfangen und den übertragenen Lichtstrahl entlang einer zweiten Richtung innerhalb einer zweiten Ebene zu richten.
Lidarsystem nach Anspruch 6, wobei der Spiegel einen reflektierten Lichtstrahl empfängt, der eine Reflexion des übertragenen Lichtstrahls von einem Objekt ist, und den reflektierten Lichtstrahl auf die optische Phasenanordnung richtet.
Lidarsystem nach Anspruch 6, worin sich die optische Phasenanordnung an einer Öffnung eines photonischen Chips befindet, der den Laser beinhaltet.
Lidarsystem nach Anspruch 6, wobei die optische Phasenanordnung konfiguriert ist, um den übertragenen Lichtstrahl durch einen ersten Winkel innerhalb der ersten Ebene zu oszillieren, und der Spiegel konfiguriert ist, um den übertragenen Lichtstrahl durch einen zweiten Winkel innerhalb der zweiten Ebene zu oszillieren.
Lidarsystem nach Anspruch 9, wobei eine Oszillationsrate durch den zweiten Winkel schneller ist als eine Oszillationsrate durch den ersten Winkel.