光装置、激光雷达和交通工具的制作方法

本申请涉及光处理，特别涉及一种光装置、激光雷达和交通工具。

背景技术：

1、在光学领域中，通常需要控制光束的出射方向。例如，激光雷达中的发射组件需要控制光束的出射方向，实现大角度范围的扫描。再例如，光交叉设备中需要控制入射光束的出射端口等。

2、相关技术中，通常通过步进电机的旋转驱动机械旋转控制光束的出射方向。例如，激光雷达中的发射组件中，通过步进电机的持续旋转驱动机械旋转实现激光扫描。

3、由于相关技术中设备内部需要包含可动部件，可动部件易受到振动影响，长期使用可靠性较差。

技术实现思路

1、本申请提供了一种光装置、激光雷达和交通工具，采用光开关阵列与光栅配合控制光束的出射方向，不需要包含可动部件，使得光装置的可靠性比较高，而且光开关阵列和光栅的体积均比较小，使得光装置的体积也比较小。所述技术方案如下：

2、第一方面，本申请提供了一种光装置，该光装置包括光开关阵列和光栅。该光开关阵列用于将入射该光开关阵列的入射光从该入射光对应的光通路输出，该光栅用于将该光开关阵列的出射光进行反射或透射输出，其中，对于该光开关阵列的每个光通路，该光通路的出射光入射至该光栅的同一位置点，该光通路的不同波长的出射光从该光栅出射的出射角度不相同。

3、本申请所示的方案中，光装置包括光开关阵列和光栅，光开关阵列和光栅相互配合，实现光开关阵列中同一光通路的出射光入射至光栅的同一位置点，且该光通路的不同波长的出射光从该光栅出射的出射角度不相同，使得不同波长的入射光分离开。由于光装置采用光开关阵列与光栅配合控制光束的出射方向，光装置不需要包含可动部件，使得可靠性比较高。而且光开关阵列和光栅的尺寸均比较小，还可以减小光装置的体积。而且光装置包括的器件少，结构简单，组装方便。

4、在一种示例中，该光装置还包括至少一个调频连续波激光器(frequencymodulated continuous wave，fmcw)，该至少一个调频连续波激光器与该光开关阵列连接，该调频连续波激光器用于向该光开关阵列输出可调谐波长的光。

5、本申请所示的方案中，光装置可以包括至少一个调频连续波激光器，调频连续波激光器能够输出可调谐波长的光。对于任一光通路，不同波长的光从该光通路入射至光栅时，不同波长的光从光栅的不同出射角度出射。这样，调频连续波激光器、光开关阵列和光栅相互配合，能够实现在一个角度范围内的扫描。

6、在一种示例中，该至少一个调频连续波激光器为多个的情况下，该光开关阵列设置有多个输入端口，多个调频连续波激光器的出射光从该光开关阵列的不同输入端口输入，该多个调频连续波激光器的出射光从该光开关阵列的不同光通路输出；或者，该至少一个调频连续波激光器为多个的情况下，该光开关阵列设置有一个输入端口，多个调频连续波激光器的出射光从该光开关阵列的一个输入端口输入，该多个调频连续波激光器的出射光从该光开关阵列的相同光通路输出。

7、本申请所示的方案中，该至少一个调频连续波激光器为多个的情况下，该光开关阵列设置有多个输入端口，该多个调频连续波激光器的出射光从该光开关阵列的不同输入端口输入，走不同的光通路输出，相当于多个调频连续波激光器叠加在一起，能够实现更大角度范围内的扫描。

8、或者，该至少一个调频连续波激光器为多个的情况下，该光开关阵列设置有一个输入端口，该多个调频连续波激光器的出射光从该光开关阵列的一个输入端口输入，走相同的光通路输出，相当于多个调频连续波激光器叠加在一起，能够实现更大角度范围内的扫描。

9、在一种示例中，该光装置还包括透镜，该透镜位于该光开关阵列与该光栅之间的光路上，该透镜用于对该光开关阵列的出射光进行聚焦。

10、本申请所示的方案中，光开关阵列与光栅之间还设置有透镜，能够使得光栅的出射光不发散，而且也能够实现对准功能。

11、在一种示例中，该透镜为片上透镜，该透镜与该光开关阵列集成在片上波导上，使得该透镜与该光开关阵列是一个整体，可靠性更高。

12、在一种示例中，该光栅为平面光栅，或者曲面光栅。这样，光栅存在多种可能的实现方式，实现难度比较低。

13、在一种示例中，该光开关阵列包括控制单元和光开关阵列本体，在该至少一个调频连续波激光器为一个的情况下，该控制单元用于控制该光开关阵列本体，使得该光开关阵列的各个光通路在每个扫描周期内依次输出该调频连续波激光器的出射光，在每个扫描周期内，该各个光通路依次输出的出射光的波长相同，在不同扫描周期内，该各个光通路的出射光的波长不相同。

14、本申请所示的方案中，光开关阵列包括控制单元和光开关阵列本体，控制单元能够控制光开关阵列本体的各个光通路在每个扫描周期内依次输出接收到的出射光，而且由于每个扫描周期内各个光通路依次输出的出射光的波长相同，所以使得能够使用一个波长的光依次从各个光通路输出，快速实现大角度范围的扫描。而且在不同扫描周期内，各个光通路的出射光的波长不相同，不同波长的光从相同光通路入射至光栅的同一位置点，出射角度不相同，使得实现大角度范围扫描内的精细扫描。

15、在一种示例中，该光栅为平面光栅，该光开关阵列的各个光通路的出射方向不相同。

16、本申请所示的方案中，光开关阵列的各个光通路的出射方向不相同，能够使得各个光通路的出射光入射至光栅的入射角度不相同，实现更大角度范围的扫描。

17、在一种示例中，该光开关阵列的各个光通路的出射方向在同一个平面内。这样，光开关阵列能够在一维方向上实现光扫描。

18、第二方面，本申请提供了一种激光雷达，该激光雷达包括第一方面及其可能的示例中所述的光装置。

19、本申请所示的方案中，光装置应用于激光雷达中，作为扫描装置，能够使得激光雷达不需要包括可动部件就能实现扫描功能，进而使得激光雷达的可靠性比较高。

20、第三方面，本申请提供了一种交通工具，该交通工具包括至少一个第二方面中所述的激光雷达。

技术特征：

1.一种光装置，其特征在于，所述光装置包括光开关阵列(1)和光栅(2)；

2.根据权利要求1所述的光装置，其特征在于，所述光装置还包括至少一个调频连续波激光器(3)，所述至少一个调频连续波激光器(3)与所述光开关阵列(1)连接；

3.根据权利要求2所述的光装置，其特征在于，所述至少一个调频连续波激光器(3)为多个的情况下，所述光开关阵列(1)设置有多个输入端口，多个调频连续波激光器(3)的出射光从所述光开关阵列(1)的不同输入端口输入，所述多个调频连续波激光器(3)的出射光从所述光开关阵列(1)的不同光通路输出；或者，

4.根据权利要求2所述的光装置，其特征在于，所述光装置还包括透镜(4)；

5.根据权利要求4所述的光装置，其特征在于，所述透镜(4)为片上透镜；

6.根据权利要求1至5任一项所述的光装置，其特征在于，所述光栅(2)为平面光栅，或者曲面光栅。

7.根据权利要求2至6任一项所述的光装置，其特征在于，所述光开关阵列1包括控制单元(11)和光开关阵列本体(12)；

8.根据权利要求1至5任一项所述的光装置，其特征在于，所述光栅(2)为平面光栅，所述光开关阵列(1)的各个光通路的出射方向不相同。

9.根据权利要求1至8任一项所述的光装置，其特征在于，所述光开关阵列(1)的各个光通路的出射方向在同一个平面内。

10.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括如权利要求1至9任一项所述的光装置。

11.一种交通工具，其特征在于，所述交通工具包括如权利要求10所述的激光雷达。

技术总结
本申请提供了一种光装置、激光雷达和交通工具，属于光处理技术领域。该光装置包括光开关阵列和光栅，光开关阵列用于将入射光开关阵列的入射光从入射光对应的光通路输出，光栅用于将光开关阵列的出射光进行反射或透射输出，其中，对于光开关阵列的每个光通路，该光通路的出射光入射至光栅的同一位置点，该光通路的不同波长的出射光从光栅出射的出射角度不相同。采用本申请的光装置，长期使用可靠性比较高。

技术研发人员：魏潇赟,邓抄军
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25