光调制器件和使用光调制器件的电子装置

光调制器件和使用光调制器件的电子装置
1.相关申请的交叉引用
2.本技术基于并要求于2020年12月23日向美国专利商标局提交的美国临时申请no.63/130,093和于2020年12月24日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2020-0183792的优先权，它们的公开内容通过全文引用合并于此。
技术领域
3.符合示例实施例的装置和方法涉及光调制器件和包括光调制器件的电子装置。


背景技术：

4.光调制器件改变入射光的性质(例如，入射光的透射/反射/散射特性、相位、振幅、偏振、强度或路径)，并被用于各种光学设备中。已经提出了具有各种结构的光调制器件，以在光学系统中以期望的方式控制光的性质。例如，具有光学各向异性的液晶、使用光阻挡/反射元件的微机械运动的微机电系统(mems)结构等已被用于一般的光调制器件中。由于驱动光调制器件的方法的特性，这种光调制器件具有有限的操作响应时间。
5.近来，已经尝试将超颖结构应用于光调制器件。术语“超颖结构”是指具有小于入射光的波长的厚度、图案或间距的结构。已经提出了被配置为通过改变超颖结构的谐振条件来调制入射光的各种光调制器件，并且一直在不断地研究提高调制效率的方法。


技术实现要素：

6.一个或多个示例实施例提供了具有改善的调制效率的光调制器件。
7.一个或多个示例实施例提供了使用光调制器件的电子装置。
8.附加方面部分地将在接下来的描述中阐述，且部分地将通过该描述而变得清楚明白，或者可以通过实践本公开所呈现的实施例来获知。
9.根据实施例的一个方面，提供了一种用于调制给定波段的入射光的光调制器件，该光调制器件包括：第一半导体层；有源层，设置在第一半导体层上，该有源层具有多量子阱结构并具有根据施加到其上的电场而变化的折射率；以及第二半导体层，设置在有源层上，该第二半导体层包括光栅图案，其中，在第一方向上延伸的多个光栅在垂直于第一方向的第二方向上重复地布置。
10.第二半导体层的光栅图案可以针对给定波段的入射光在第二方向上形成局部引导模式。
11.第二半导体层的光栅图案可以具有小于给定波段的中心波长的高度和间距。
12.第二半导体层的光栅图案可以具有小于给定波段的中心波长的一半的高度和间距。
13.有源层对于谐振波长的光可以具有小于200cm-1
的吸收系数，在该谐振波长下，光栅图案的反射率显示出峰值。
14.第二半导体层可以在第一方向上具有第一宽度，并且在第二方向上具有第二宽
度，并且第二宽度与第一宽度的比率可以为10或更大。
15.第一半导体层、有源层和第二半导体层中的每一个可以包括iii-v族化合物半导体。
16.有源层可以具有基于ingaasp/inp、gaas/ingaas或gan/a1gan的多量子阱结构。
17.第一半导体层可以掺杂有n型掺杂剂，并且第二半导体层可以掺杂有p型掺杂剂。
18.有源层和第二半导体层可以具有被划分为多个可单独控制的可控调制元件的结构。
19.多个调制元件可以在第一方向上以第一间距布置。
20.第一间距可以小于给定波段的中心波长。
21.多个调制元件可以在第一方向上以第一间距布置，并且在第二方向上以第二间距布置。
22.第二间距与第一间距的比率可以为2.5或更大。
23.第一半导体层可以共同支撑多个调制元件。
24.第一半导体层可以包括多个突出元件，该多个突出元件在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上突出。
25.多个突出元件可以具有20nm或更大的高度。
26.多个突出元件之间的间隔可以在约50nm至约500nm的范围内。
27.根据另一实施例的一个方面，一种光束转向设备包括：所述光调制器件；以及处理器，被配置为控制分别施加到多个调制元件的电压，使得所述光调制器件将入射光以给定角度范围内的偏转角偏转。
28.处理器可以按时间顺序改变电压，使得当偏转角在给定角度范围内按时间顺序改变时可以扫描预定区域。
29.根据另一实施例的一个方面，一种电子装置包括：光源；所述光束转向设备，其通过调整可以从光源入射的光的方向来扫描物体；光电检测器，被配置为接收来自物体的光并将光转换为电信号；以及处理器，被配置为控制光束转向设备并处理从光电检测器接收的电信号。
30.根据另一实施例的一个方面，提供了一种光调制器件，包括：多个调制元件，在第一方向上以规则的间隔彼此间隔开，其中，多个调制元件中的每一个可以包括：第一半导体层，掺杂有第一类型的掺杂剂；第二半导体层，具有光栅图案并且掺杂有第二类型的掺杂剂；以及量子阱层，具有多量子阱结构，具有根据施加到其上的电压而变化的折射率，该量子阱层在垂直于第一方向的第二方向上设置在第一半导体层和第二半导体层之间；以及至少一个电压源，被配置为在多个调制元件中的每一个的第一半导体层和第二半导体层之间单独施加电压信号。
附图说明
31.通过参考附图来描述某些示例实施例，上述和/或其他方案将变得更清楚，在附图中：
32.图1是示意性地示出了根据示例实施例的光调制器件的透视图；
33.图2a、图2b和图2c是示意性地示出了根据示例实施例的引导模式谐振的概念的
图；
34.图3a和图3b是示出了根据示例实施例的相对于施加到光调制器件的电场，波长和光调制器件的有源层材料的吸收系数之间的关系的曲线图；
35.图4是示出了根据示例实施例的相对于施加到光调制器件的电场，波长和光调制器件的有源层材料的折射率之间的关系的曲线图；
36.图5是示出了根据示例实施例的光调制器件的反射率和光的相位相对于光的波长的计算仿真曲线图；
37.图6是示出了根据示例实施例的反射率和相位的变化相对于光调制器件的有源层的折射率变化的计算仿真曲线图；
38.图7a和图7b是示意性地示出了根据另一示例实施例的光调制器件的截面图；
39.图8是示出了根据示例实施例的用作光束转向设备的光调制器件的概念图；
40.图9是示出了根据示例实施例的从光调制器件反射的光的强度相对于角度的曲线图；
41.图10a和图10b是示意性地示出了根据另一示例实施例的光调制器件的截面图；
42.图11和图12是示出了根据示例实施例的应用了光调制器件的光束转向设备的概念图；
43.图13是示意性地示出了根据示例实施例的电子装置的框图；以及
44.图14和图15是概念性地示出了根据示例实施例的应用于车辆的lidar装置的侧视图和平面图。
具体实施方式
45.下面参考附图更详细地描述示例实施例。
46.在以下描述中，即使在不同附图中，类似的附图标记也用于类似的元件。提供描述中定义的内容(例如详细构造和元件)以帮助全面理解示例实施例。然而，应当清楚，即便在缺少这些具体定义的内容的情况下，也能够实践示例实施例。此外，由于公知的功能或构造会以不必要的细节使描述模糊，因此没有对其进行详细地描述。
47.如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。诸如
“……
中的至少一个”之类的表达在元件列表之后时，修饰整个元件列表而不修饰该列表中的单独元件。例如，表述“a、b和c中的至少一个”应该被理解为仅包括a、仅包括b、仅包括c、包括a和b两者、包括a和c两者、包括b和c两者、包括a、b和c的全部或包括上述示例的任何变型。
48.在下文中，将参考附图来描述示例实施例。本文所描述的示例实施例仅用于说明目的，并且可以在其中进行各种修改。在附图中，相同的附图标记指代相同的元件，并且为了清楚地说明，可以放大元件的尺寸。
49.在以下描述中，当元件被称为在另一元件“上方”或“之上”时，它可以直接在另一元件上，同时与另一元件接触，或者可以在另一元件上方而不与另一元件接触。
50.尽管术语“第一”和“第二”用于描述各种元件，但是这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。这些术语不将元件限制为具有不同的材料或结构。
51.除非另外提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式。还将理解，本文中使用的
术语“包括”和/或“包含”指定存在所描述的特征或元件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征或元件。
52.在本公开中，诸如“单元”或“模块”之类的术语可以用于表示具有至少一个功能或操作的单元，并且用硬件、软件或者硬件和软件的组合来实现。
53.用定冠词或指示代词提及的元件即使具有单数形式，也可以解释为一个或多个元件。
54.除非在顺序方面明确描述或相反描述，否则方法的操作可以以适当的顺序执行。另外，示例或示例性术语(例如，“诸如”和“等”)用于描述的目的，并且除非由权利要求限定，否则不旨在限制本公开的范围。
55.图1是示意性地示出了根据示例实施例的光调制器件100的透视图。图2a至图2c是示意性地示出了根据示例实施例的引导模式谐振的概念的图。
56.光调制器件100被配置为在控制光调制程度的同时调制入射光，并且包括有源层120，该有源层120具有根据施加到其上的电场而变化的折射率。有源层120可以包括具有量子阱结构的半导体材料。第一半导体层110和第二半导体层130可以分别布置在有源层120的下方和上方。
57.光调制器件100可以包括电压施加单元v(例如，电压源或电源)，该电压施加单元被配置为在有源层120中形成电场。也就是说，可以在第一半导体层110和第二半导体层130之间施加电压，然后有源层120的光学性质(例如，有源层120的折射率)可以根据在有源层120中由电压形成的电场而变化。入射光调制程度可以根据有源层120的折射率变化而变化。光调制器件100还可以包括处理器(例如，处理器1500)，该处理器生成电压控制信号并向电压施加单元v发送该电压控制信号，并且电压施加单元v可以按照电压控制信号的命令输出具有特定电压值的电信号。
58.有源层120包括折射率随电场变化的材料。可以将如下这样的材料用作有源层120的材料：该材料在要调制的光的波段中具有低吸收系数，并且具有根据施加到其上的电场在预设操作范围内变化的折射率。
59.有源层120可以包括iii-v族化合物半导体。有源层120可以具有基于ingaasp/inp、gaas/ingaas或gan/algan的多量子阱结构。
60.第一半导体层110和第二半导体层130可以包括iii-v族化合物半导体。第一半导体层110和第二半导体层130可以掺杂有n型或p型掺杂剂。例如，第一半导体层110可以掺杂有n型掺杂剂，并且第二半导体层130可以掺杂有p型掺杂剂。
61.第二半导体层130具有其中形成了用于引导模式谐振的光栅图案135的形状。光栅图案135可以包括在第一方向(x方向)上延伸并且在第二方向(y方向)上重复布置的光栅135a，并且可以通过光栅图案135在第二方向上实现引导模式。光栅图案135的间距(p)和深度(d)可以小于光调制器件100的工作波长，即，要由光调制器件100调制的光的波段的中心波长λ0。
62.基于光调制器件100对于具有满足引导模式谐振条件的特定波长的光具有反射率峰值，可以选择用于控制具有该特定波长的光的调制范围的材料作为有源层120的材料，以获得较高的光调制效率。
63.图2a示出了第二半导体层130的示例光栅结构1，以在该示例光栅结构在x方向上
具有无限的光栅长度并且在y方向上具有无限的光栅布置的假设下描述引导模式。
64.图2b示出了入射在光栅结构1上的光的路径。根据光栅结构1中的透射模式和反射模式，入射到光栅结构1上的光(i)被表示为透射光t、反射光r和内部行进光g。反射光r被表示为直接被光栅结构1的表面反射的反射光r
0，0
和被光栅结构1的内表面反射至少一次的反射光r
0，1
、r
0，2
、
……
；透射光t被表示为直接透射光t
0，0
和在被光栅结构1的内表面反射至少一次之后穿过光栅结构1的透射光t
0，1
、t
0，2
、
……
；并且根据光栅结构1中的反射次数，内部行进光g被表示为内部行进光g
1，1
、g
1，2
、
……
。根据入射光(i)的波长、入射角θ’、光栅结构1的详细形状、光栅结构1的折射率n2以及周围环境的折射率n1和n3，确定入射光(i)被分为透射光t、反射光r和内部行进光g的模式。
65.光栅结构1可以设置在具有折射率n3的基板和具有折射率n1的上板之间，其中，光栅结构1的折射率n2可以高于上板的折射率n1和基板的折射率n3。具有折射率n1的上板可以对应于空气或半导体层，并且图2b中具有折射率n3的基板可以对应于图1中的有源层120。光栅结构1可以用作天线或天线阵列。
66.被光栅结构1反射的多种模式的光可能彼此干涉，并且当发生相长干涉时可能会出现反射率峰值。
67.图2c是示出了光栅结构1的反射率和光的相位相对于光的波长的曲线图。在谐振波长处存在反射率峰值。
68.与使用衍射布拉格反射器(dbr)或金属基板的普通反射式谐振结构的反射率下降不同，在引导模式谐振中，在谐振波长处存在反射率峰值，并且因此，当在包括谐振波长的波段中对光进行调制时，可以获得高调制效率。
69.图2a至图2c是概念性地示出了理想的引导模式谐振的视图，并且该示例实施例的光调制器件100通过使用具有有限尺寸的光栅图案135来实现局部引导模式。也就是说，参照图1，光栅135a的纵向方向(x方向)上的宽度w1是有限的，并且重复地布置光栅135a的方向(y方向)上的宽度w2是有限的。在这种情况下，可以确定宽度w1和w2以在y方向上实现引导模式。例如，宽度w2可以约为2.5μm或更大，以在光的多个反射模式之间进行充分干涉。另外，比率w2/w1可以约为10或更大。
70.第一半导体层110被成形为具有突出元件110a，其侧面与有源层120和第二半导体层130的侧面对准。第一半导体层110的形状是示例，并且第一半导体层110可以被成形为与有源层120和第二半导体层130完全对准。突出元件110a、有源层120和第二半导体层130的厚度t1、t2和t3可以在约150nm至约2500nm的范围内。然而，厚度t1、t2和t3不限于此。
71.图3a是示出了根据示例实施例的相对于施加到光调制器件100的电场，波长和光调制器件100的有源层材料的示例的吸收系数之间的关系的曲线图，并且图3b是示出了图3a的一部分的放大图。
72.这些曲线涉及inp多量子阱。在小于约1500nm的波段中，当施加5kv/cm的电场时，吸收系数高达约1000/cm或更高，因此，由于调制效率可能降低，不使用该波段。然而，在大于约1500nm的波段中，即使施加了100kv/cm的电场，吸收系数也非常低，约为200/cm或更小。当在约1530nm的波长处施加100kv/cm的电场时，吸收系数约为110/cm，而当施加小于100kv/cm的电场或波长大于约1530nm时，吸收系数小于约100/cm。
73.图4是示出了针对施加到inp多量子阱的不同电场，波长和inp多量子阱的折射率
的实数部分的变化量之间的关系的曲线图。在约1530nm的波长下，100kv/cm的电场可以使折射率的实数部分的变化量变化大约0.0015。当电场在1550nm的波长下从20kv/cm变化到100kv/cm时，折射率的实数部分的变化量变化大约0.00125。
74.如上所述，inp多量子阱在约1550nm(例如，从约1520nm至约1580nm)的波段中具有低吸收系数和较大的折射率变化，并且因此可以理解的是，使用inp多量子阱结构可以进行高效的光调制。
75.图5是示出了根据示例实施例的光调制器件100的反射率和光的相位相对于光的波长的计算仿真曲线图，并且图6是示出了根据示例实施例的反射率和相位的变化相对于光调制器件100的有源层120的折射率变化的计算仿真曲线图。
76.这些曲线图示出了当第一半导体层110和第二半导体层130分别为n型inp和p型inp，有源层120具有inp多量子阱结构，图1所示的厚度t1、t2和t3分别为1.9μm、0.5μm和0.3μm，并且光栅图案135的间距p和深度d分别为0.522μm和0.21μm时的计算仿真结果。
77.参照图5，谐振波长存在于约1.57μm处，并且反射率峰值存在于谐振波长处。
78.图6的曲线图示出了在图5所示的谐振波长下相对于折射率变化的反射率和相位的变化。当折射率变化大约0.002时，可能会发生约1.57弧度(rad)(约90度)的相位变化。另外，当相位变化时，最小反射率约为20％或更大。
79.这些结果表明，基于引起引导模式谐振的光栅图案135在谐振波长处具有反射率峰值，使用在谐振波长处具有低吸收系数的材料作为有源层120，可以进行高效的光调制。
80.图7a和图7b是示意性地示出了根据另一示例实施例的光调制器件200的截面图。
81.光调制器件200包括第一半导体层210、有源层220和具有光栅图案235的第二半导体层230。有源层220和第二半导体层230可以具有被划分为多个可单独控制的调制元件m的结构。多个可单独控制的调制元件m中的每一个或多个可单独控制的调制元件m中的预设数量可以对应于一个像素。
82.调制元件m在x方向上以预定间隔布置。可以通过在第一半导体层210、有源层220和其上形成光栅图案235的第二半导体层230的顺序堆叠中形成具有预定深度的多个凹槽gr来获得该结构。凹槽gr可以在x方向上以规则的间隔形成。凹槽gr可以在第一半导体层210中延伸以具有预定深度t1+t2+t3，即，第一半导体层210可以被成形为具有在z方向上突出的多个突出元件210a，并且如图7a所示，第一半导体层210可以共同地支撑调制元件m。突出元件210a的侧面可以与有源层220和第二半导体层230的侧面对准。突出元件210a、有源层220和第二半导体层230的厚度t1、t2和t3可以分别设置为1.9μm、0.5μm和0.3μm。
83.调制元件m中的每一个的材料和形状可以与参照图1描述的光调制器件100的材料和形状基本相同或相似。也就是说，第一半导体层210、有源层220和第二半导体层230的材料可以与参照图1描述的第一半导体层110、有源层120和第二半导体层130的材料相同。对图1所示的光栅图案135的间距和深度的描述以及对光栅图案135在两个方向上的宽度w1和w2之间的关系的描述也可以应用于光栅图案235的间距、深度以及两个方向上的宽度之间的关系。
84.在光调制器件200中，可以单独地向调制元件m中的每一个的第二半导体层230施加电压。第一半导体层210可以用作对于调制元件m中的每一个的第二半导体层230的公共电极。可以向第一半导体层210施加公共电位，该公共电位是施加到调制元件m中的每一个
的第二半导体层230的电压的参考。取决于第一半导体层210和第二半导体层230之间的电压，可以在调制元件m的有源层120中形成不同的电场。入射光的相位可以由调制元件m单独地调制。
85.可以通过考虑被配置为单独地受控的调制元件m的间距(a)来设置凹槽gr的宽度(s)。可以通过考虑相位调制的分辨率来设置调制元件m的间距(a)。由凹槽gr形成的第一半导体层210的突出元件210a的厚度t1可以约为20nm或更大。突出元件210a之间的间隔(即，凹槽gr的宽度(s))可以在约50nm至约1500nm或者约50nm至500nm的范围内。
86.因为光调制器件200包括被配置为在单独可控范围内单独调制入射光的调制元件m，所以光调制器件200可以具有各种类型的光学性能。例如，光调制器件200可以具有以下设备的功能：例如，使光偏转的光束偏转器、能够控制光偏转的方向的光束转向器、改变入射光的光束图案的光束整形器和使光会聚或扩展的透镜。
87.图8是示出了根据示例实施例的当光调制器件200用作光束转向设备时光调制器件200的概念图。
88.可以将电压施加到调制元件m，使得可以在相邻的调制元件m之间发生预定的相位差，以将入射光li输出为以预定角度偏转的调制光lm。可以将电压v1施加到调制元件m_1以引起相位调制φ1，并且可以将电压v2施加到调制元件m_2以引起相位调制φ2。可以将电压v3和v4分别施加到调制元件m_3和m_4以引起相位调制φ3和φ4。相位调制φ1至φ4可以是单调增大或减小的值，并且可以以规则的间隔发生，即，可以以线性变化的形式发生。然而，相位调制φ1至φ4不限于此。调制元件m可以具有以预定周期t重复的相位调制图案。通过该相位调制导致的光的偏转角θ可以表示如下。
[0089][0090]
其中，t指代在光调制器件200中重复的相位调制φ1至φ4的周期，并且λ指代入射光的波长。
[0091]
可以通过考虑彼此相邻的调制元件m的间距、通过调制元件m获得的相位调制的量和预期的偏转角θ来设置包括在一个周期t中的调制元件m的数量。
[0092]
另外，由于通过调制元件m_k获得的相位调制的量可根据施加到调制元件m_k的电压来调节，因此光调制器件200可以用作光束转向设备。
[0093]
光调制器件200还可以包括处理器(例如，图13所示的处理器1500)，该处理器控制施加到调制元件m的电压以使入射光以预定角度偏转。该处理器可以按时间顺序改变施加电压以按时间顺序改变光的偏转角θ，并且因此，可以用光来扫描区域。
[0094]
图9是示出了根据示例实施例的由光调制器件200反射的光的强度相对于角度的曲线图。
[0095]
在示例实施例中，电压源可以将三个不同的电压(例如，电压v1、v2和v3)施加到包括第一像素、第二像素和第三像素(例如，调制元件m_1、m_2和m_3)的第一像素组，使得第一像素、第二像素和第三像素分别具有0度、3.5度和90度的光偏转角，并且具有0.22、0.23和0.51的反射率。电压源可以按照电压源将电压施加到第一像素组的方式将三个不同的电压施加到第二像素组、第三像素组和第n像素组，其中，n表示大于3的自然数。
[0096]
该曲线图示出了当相邻调制元件m的相位调制分别为0度、3.5度和90度并且周期性地重复该相位调制布置时所获得的结果。该曲线图示出了在0度(deg)和-32度处的两个峰值。-32度处的峰值对应于光的偏转角，即主瓣。0度处的峰值对应于旁瓣。主瓣和旁瓣之间的对比度是光束转向设备的主要性能因素，并且可以被表示为边模抑制比(smsr)。图9的曲线图所示的smsr约为5.75db，与相关技术的器件的smsr相比，这是非常高的值。
[0097]
图10a和图10b是示意性地示出了根据另一示例实施例的光调制器件300的截面图。
[0098]
当前示例实施例的光调制器件300具有其中调制元件m在x方向和y方向上二维布置的结构。可以通过在第一半导体层310、有源层320和其上形成光栅图案335的第二半导体层330的顺序堆叠中形成具有预定深度的多个凹槽gr来获得该结构。凹槽gr可以在x方向和y方向上以规则的间隔形成。凹槽gr在x方向上的宽度s1和凹槽gr在y方向上的宽度s2可以彼此不同。
[0099]
调制元件m在x方向上的间距(第一间距a1)和调制元件m在y方向上的间距(第二间距a2)可以彼此不同。这是因为局部引导模式需要特定数量的光栅335a。第二间距a2与第一间距a1的比率a2/a1可以约为2.5或更大。
[0100]
由于二维布置的调制元件m，可以获得更多种类型的光学性能。例如，当光调制器件300用作光束偏转器或光束转向器时，可以二维地调整光的角度。
[0101]
图11和图12是示出了根据示例实施例的应用了光调制器件的光束转向设备500和600的概念图。
[0102]
图11示出了光束转向设备500作为示例。参照图11，可以使用光束转向设备500使光束进行一维转向。即，光束可以在第一方向d1上转向的同时被引导向物体obj。包括一维布置的调制元件m的光调制器件200可以用作光束转向设备500。
[0103]
图12示出了光束转向设备600作为另一示例。参照图12，可以使用光束转向设备600使光束进行二维转向。即，光束可以在第一方向d1和垂直于第一方向d1的第二方向d2上转向的同时被引导向物体obj。包括二维布置的调制元件m的光调制器件300可以用作光束转向设备600。光束转向设备600可以具有不同的二维控制范围。也就是说，如参照图10a和图10b所描述的，在光调制器件300中，调制元件m在光栅335a的纵向方向(x方向)上的间距a1可以与调制元件m在垂直于光栅335a的纵向方向的方向(y方向或引导模式方向)上的间距a2不同，并且在第一方向d1和第二方向d2中的与光栅335a的长度方向相对应的一个方向上的控制范围可以大于在第一方向d1和第二方向d2中的另一个方向上的控制范围。
[0104]
图13是示意性地示出了根据示例实施例的电子装置1000的框图。
[0105]
参照图13，电子装置1000可以包括：发光设备(例如，激光器)1300，被配置为朝向物体obj发射光；光电检测器1700，被配置为接收从物体obj反射的光并将光转换为电信号；以及处理器1500，被配置为执行用于从光电检测器1700输出的电信号获取关于物体obj的信息的操作。电子装置1000还可以包括存储器1900，其存储用于操作处理器1500的代码或数据。
[0106]
发光设备1300可以包括光源1100和光束转向设备1200。光源1100可以产生用于扫描物体obj的源光。源光可以是脉冲激光。光束转向设备1200被配置为通过改变从光源1100发射的光的传播方向来照射物体obj，并且可以包括光调制器件100、200和300之一。光束转
向设备1200可以对应于图11和图12所示的光束转向设备500或600。
[0107]
可以在发光设备1300和物体obj之间布置附加的光学器件，以调整从发光设备1300朝向物体obj发射的光的方向，或者附加地调制从发光设备1300发射的光。
[0108]
光电检测器1700感测从物体obj反射的光lr并将光lr转换为电信号。光电检测器1700可以包括光电检测元件的阵列。光电检测器1700还可以包括分光镜器件，其被配置为根据从物体obj反射的光lr的波长对该光lr进行分析。
[0109]
处理器1500可以执行用于从光电检测器1700输出的电信号获得关于物体obj的信息的操作。另外，处理器1500可以执行或管理电子装置1000的整体处理和控制操作。处理器1500可以获取并处理关于物体obj的信息。例如，处理器1500可以获取并处理二维(2d)或三维(3d)图像信息。另外，处理器1500通常可以控制诸如发光设备1300的光源1100的操作或光电检测器1700的操作之类的操作。另外，处理器1500可以基于从物体obj获得的信息来认证用户等，并且还可以执行其他应用。
[0110]
存储器1900可以存储要在处理器1500上执行的代码。另外，存储器1900可以存储要在电子装置1000上执行的各种执行模块以及用于执行模块的数据。例如，存储器1900可以存储：要在处理器1500上执行的用于获得关于物体obj的信息的程序代码；以及使用关于物体obj的信息要在处理器1500上执行的诸如应用模块之类的代码。另外，存储器1900还可以存储用于操作可以附加地包括在电子装置1000中的设备的程序，例如，通信模块、相机模块、视频回放模块或音频回放模块。
[0111]
如果需要，可以向其他设备或单元发送处理器1500的计算结果，即，关于物体obj的形状和位置的信息。例如，可以向使用关于物体obj的信息的另一电子装置的控制单元发送关于物体obj的信息。向其发送计算结果的其他设备或单元的示例可以包括被配置为输出结果的显示设备和打印机。另外，其他设备或单元的示例可以包括智能电话、个人数字助理(pda)、膝上型计算机、个人计算机(pc)、各种可穿戴设备以及其他移动或非移动计算设备，但不限于此。
[0112]
存储器1900的示例可以包括：闪存、硬盘、多媒体微型卡、卡式存储器(例如，sd或xd存储器)、随机存取存储器(ram)、静态随机存取存储器(sram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁性存储器、磁盘和光盘。
[0113]
发光设备1300、处理器1500、光电检测器1700和存储器1900可以彼此有线或无线地连接，并且电子装置1000的所示结构可以进行各种修改。
[0114]
电子装置1000的示例可以包括便携式移动通信设备、智能电话、智能手表、个人数字助理(pda)、膝上型计算机、pc以及其他移动或非移动计算设备，但不限于此。另外，电子装置1000的示例可以包括诸如无人驾驶车辆、自动驾驶车辆、机器人或无人机之类的自动驾驶设备以及物联网(iot)设备。
[0115]
设置在电子装置1000中的光束转向设备1200可以包括具有高调制效率的光调制器件，并且因此可以用旁瓣与主瓣的比率低的光来扫描物体obj。另外，因为光束转向设备具有基本上不需要机械运动的结构，所以光束转向设备可以高速地操作。因此，电子装置1000可以以高精度和高速度获取并处理关于物体obj的信息。
[0116]
图14和图15是概念性地示出了根据示例实施例的应用于车辆50的lidar装置1001的侧视图和平面图。
[0117]
参照图14，可以将lidar装置1001应用于车辆50以获取关于物体60的信息。lidar装置1001是图13所示的电子装置1000的示例，并且可以使用相移方法或飞行时间(tof)方法来获得关于物体60的信息。车辆50可以具有自动驾驶功能。lidar装置1001可以检测在车辆50的行进方向上的位置处的物体或人，例如，物体60。另外，可以使用诸如发送信号和检测信号之间的时间差之类的信息来测量到物体60的距离。另外，如图15所示，可以在扫描范围内获得关于附近物体61和远处物体62的信息。
[0118]
图14和图15示出了将lidar装置1001应用于车辆50的情况。然而，示例实施例不限于此。lidar装置1001可以应用于诸如飞行物体(例如，无人机)、移动设备、小型车辆或步行辅助设备(例如，自行车、摩托车、婴儿车或滑板)、机器人、人类/动物辅助设备(例如，手杖、头盔、配件、衣服、手表或包)、物联网(iot)设备/系统或安全设备/系统之类的设备。
[0119]
除了适用于lidar装置之外，示例实施例的光调制器件还适用于各种光学设备。例如，可以通过利用示例实施例的光调制器件进行扫描来获得关于空间或物体的三维信息，并且因此，示例实施例的光调制器件可以应用于三维图像获取设备或三维相机。另外，光调制器件可以应用于全息显示设备或结构光产生设备。另外，光调制器件可以应用于各种光学设备，例如，光束扫描设备、全息图生成设备、光耦合设备、可变焦距透镜、深度传感器等。
[0120]
如上所述，根据一个或多个上述示例实施例，在光调制器件中，在具有可变折射率的材料中采用具有低吸收系数的量子阱结构，并且使用光栅图案来实现引导模式谐振。因此，光调制器件可以具有高调制效率。
[0121]
光调制器件可以用于各种电子装置中，例如，光束转向装置或lidar装置。
[0122]
应当理解的是，本文描述的实施例应当被认为仅是描述性的，而不是为了限制的目的。对每个实施例中的特征或方面的描述通常应被看作可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。尽管已参照附图描述了一个或多个实施例，但本领域普通技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的多种改变。