硅光芯片及其形成方法、激光雷达系统与流程

文档序号:24353046发布日期:2021-03-19 13:00阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种硅光芯片,其特征在于,包括:

第一耦合器,用于从外部的激光光源接收激光并将所述激光分成第一路激光以及第二路激光;

移频器,与所述第一耦合器耦合,以对所述第一路激光进行移频处理;

环形器,与所述移频器耦合,接收所述移频处理后的第一路激光并发送至外部的探测透镜,以及从所述探测透镜接收外界反射的反射激光;

其中,所述移频器采用铌酸锂薄膜形成。

2.根据权利要求1所述的硅光芯片,其特征在于,所述移频器包括第一声波反射器、叉指换能器、第二声波反射器、光学环形腔以及双电极;

其中,所述第一声波反射器、叉指换能器、第二声波反射器沿同一直线对齐排列,所述双电极的两个电极分别位于所述叉指换能器的两侧。

3.根据权利要求2所述的硅光芯片,其特征在于,

所述移频器还包括直波导,所述直波导包括耦接的第一波导部分和第二波导部分,所述第一波导部分与第二波导部分之间间隔有所述光学环形腔,且均与所述光学环形腔光耦合;

其中,所述直波导与所述光学环形腔一同位于第一声波反射器与叉指换能器之间,或者一同位于叉指换能器与第二声波反射器之间。

4.根据权利要求3所述的硅光芯片,其特征在于,在所述移频器内,所述激光由所述直波导的第一波导部分输入,耦合到光学环形腔,经过声光移频后由所述直波导的第二波导部分输出。

5.根据权利要求4所述的硅光芯片,其特征在于,所述第一耦合器包括第一耦合硅波导,所述环形器包括环形器波导;

在所述移频器周围的预设范围内,所述直波导分别与所述第一耦合硅波导以及所述环形器波导堆叠并相互连接,以使得所述激光在输入所述移频器时,经由所述第一耦合硅波导传输至所述直波导,并且在输出所述移频器时,经由所述直波导传输至所述环形器波导。

6.根据权利要求1所述的硅光芯片,其特征在于,还包括:

第二耦合器,所述第二耦合器的第一输入端与所述第一耦合器耦接并接收第二路激光,所述第二耦合器的第二输入端与所述环形器耦接并接收所述反射激光,所述第二耦合器的输出端输出耦合后的耦合激光。

7.根据权利要求6所述的硅光芯片,其特征在于,还包括:

探测器,与所述第二耦合器的输出端耦接,以对所述耦合激光进行光电转换以得到电流信号。

8.根据权利要求7所述的硅光芯片,其特征在于,所述探测器为平衡探测器;其中,所述第二耦合器具有两个耦合输出端,分别输出第一路耦合激光与第二路耦合激光;

所述平衡探测器具有两个平衡输入端,分别与所述两个耦合输出端耦合,以分别对所述第一路耦合激光与第二路耦合激光进行光电转换;

所述第一路耦合激光与第二路耦合激光的相位相差90度。

9.一种基于权利要求1至8任一项所述的硅光芯片的激光雷达系统,其特征在于,还包括:

激光光源,用于向所述硅光芯片中的第一耦合器发射激光;

探测透镜,用于将所述硅光芯片中的环形器输出的激光传输至外部,并传输外部反射的反射激光回所述环形器。

10.根据权利要求9所述的激光雷达系统,其特征在于,还包括:

跨阻放大器,与所述硅光芯片耦接,将所述硅光芯片输出的电流信号转换为电压信号并进行放大处理。

11.一种基于权利要求1至8任一项所述的硅光芯片的形成方法,其特征在于,包括:

提供第一芯片,所述第一芯片包含第一半导体衬底,在所述第一半导体衬底的正面形成有第一耦合器;

提供第二芯片,所述第二芯片包含第二半导体衬底以及铌酸锂材料层,所述铌酸锂材料层位于所述第二芯片的正面并覆盖所述第二半导体衬底;

对所述第一芯片的正面与所述第二芯片的正面进行键合处理,以得到键合芯片;

对所述第二芯片自晶背去除所述第二半导体衬底,并对所述铌酸锂材料层进行刻蚀、金属溅射以得到所述移频器。


技术总结
一种硅光芯片及其形成方法、激光雷达系统,所述硅光芯片包括:第一耦合器,用于从外部的激光光源接收激光并将所述激光分成第一路激光以及第二路激光;移频器,与所述第一耦合器耦合,以对所述第一路激光进行移频处理;环形器,与所述移频器耦合,接收所述移频处理后的第一路激光并发送至外部的探测透镜,以及从所述探测透镜接收外界反射的反射激光;其中,所述移频器采用铌酸锂薄膜形成。本发明可以在降低光学损耗,提高探测灵敏度的同时,有效提高移频器声光移频效果,也实现了声光移频器的片上集成。

技术研发人员:路侑锡;金里;刘其鑫;冯俊波;郭进
受保护的技术使用者:联合微电子中心有限责任公司
技术研发日:2020.12.09
技术公布日:2021.03.19
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