光收发模组及激光雷达的制作方法

本技术涉及激光雷达，特别涉及一种光收发模组及激光雷达。

背景技术：

1、相关技术中，调频连续波(frequency modulated continuous wave，fmcw)激光雷达采用硅光芯片作为光收发模组，以一方面通过发射波导传输并发射探测光，进而探测目标物体，另一方面通过接收波导接收并传输回波光至光电探测模块，以使回波光与本振光混频。这种激光雷达通过硅光芯片中的发射波导与接收波导实现了探测光与回波光的光路分离，但是硅光芯片需要通过光纤与激光器、光放大器等光电器件连接，而硅光芯片与光纤的耦合存在约30％的能量损失，从而导致激光雷达功耗较大。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种光收发模组及激光雷达，能够解决相关技术采用硅光芯片分离探测光与回波光而导致的能量损失较高的问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种光收发模组，该光收发模组包括：

3、第一分光棱镜，具有第一端口、第二端口与第三端口，用于经由所述第一端口接收第一光束并偏振分光，以使第二端口输出探测光，所述第三端口输出本振光，所述探测光与所述本振光的偏振方向垂直；

4、偏振分光棱镜，具有第四端口、第五端口与第六端口，所述第四端口与所述第二端口连接，所述第六端口与所述第三端口相邻，所述偏振分光棱镜用于经由所述第四端口接收所述探测光，并经由所述第五端口输出所述探测光，以探测目标物体，以及用于经由所述第五端口接收回波光，并经由所述第六端口输出所述回波光的至少部分，所述回波光为所述探测光经由目标物体反射形成；

5、第二分光棱镜，具有第七端口、第八端口、第九端口与第十端口，所述第七端口与所述第六端口连接，所述第八端口与所述第七端口相邻，并位于所述第七端口靠近所述第一分光棱镜的一侧，所述第二分光棱镜用于经由所述第七端口接收经由所述第六端口输出的所述回波光，并对所述回波光分光，以及用于经由所述第八端口接收所述本振光，并对所述本振光分光，以使所述回波光的部分与所述本振光的部分混频为第二光束，并经由所述第九端口输出，所述回波光的剩余部分与所述本振光的剩余部分混频为第三光束，并经由所述第十端口输出，所述第二光束与所述第三光束的相位相差180度；以及

6、第一反射单元，面向所述第三端口及所述第八端口设置，用于将所述本振光反射至所述第八端口。

7、在一些实施例中，所述第一反射单元满足以下条件的任一者：

8、a)所述第一反射单元为反射棱镜，所述反射棱镜以全反射的方式反射所述本振光；

9、b)所述第一反射单元为反射镜，所述反射镜以镜面反射的方式反射所述本振光。

10、在一些实施例中，还包括四分之一波片，所述四分之一波片设于所述第五端口。

11、在一些实施例中，还包括第二反射单元，所述第二反射单元满足以下条件的任一者：

12、c)所述第二反射单元设于所述第九端口，所述第二反射单元用于反射第二光束，以使所述第二光束与第三光束平行传输；

13、d)所述第二反射单元设于所述第十端口，所述第二反射单元用于反射第三光束，以使所述第三光束与第二光束平行传输。

14、在一些实施例中，所述第二反射单元满足以下条件的任一者：

15、e)所述第二反射单元为反射棱镜，所述反射棱镜以全反射的方式反射所述本振光；

16、f)所述第二反射单元为反射镜，所述反射镜以镜面反射的方式反射所述本振光。

17、本技术实施例还提供另一种光收发模组，该光收发模组包括：

18、第一分光棱镜，具有第一端口、第二端口与第三端口，用于经由所述第一端口接收第一光束并比例分光，以使所述第二端口输出探测光，所述第三端口输出本振光；

19、偏振分光棱镜，具有第四端口、第五端口与第六端口，所述第四端口与所述第二端口连接，所述第六端口与所述第三端口相邻，所述偏振分光棱镜用于经由所述第四端口接收所述探测光，并经由所述第五端口输出所述探测光，以及用于经由所述第五端口接收回波光，并经由所述第六端口输出所述回波光的至少部分，所述回波光为所述探测光经由目标物体反射形成；

20、第二分光棱镜，具有第七端口、第八端口、第九端口与第十端口，所述第七端口与所述第六端口连接，所述第八端口与所述第七端口相邻，并位于所述第七端口靠近所述第一分光棱镜的一侧，所述第二分光棱镜用于经由所述第七端口接收经由所述第六端口输出的所述回波光，并对所述回波光分光，以及用于经由所述第八端口接收所述本振光，并对所述本振光分光，以使所述回波光的部分与所述本振光的部分混频为第二光束，并经由所述第九端口输出，所述回波光的剩余部分与所述本振光的剩余部分混频为第三光束，并经由所述第十端口输出，所述第二光束与所述第三光束的相位相差180度；

21、第一反射单元，面向所述第三端口及所述第八端口设置，用于将所述本振光反射至所述第二分光棱镜；以及

22、二分之一波片，设于所述第一反射单元与所述第三端口之间，或者，设于所述第一反射单元与所述第八端口之间。

23、在一些实施例中，所述第一反射单元满足以下条件的任一者：

24、h)所述第一反射单元为反射棱镜，所述反射棱镜以全反射的方式反射所述本振光；

25、i)所述第一反射单元为反射镜，所述反射镜以镜面反射的方式反射所述本振光。

26、在一些实施例中，还包括四分之一波片，所述四分之一波片设于所述第五端口。

27、在一些实施例中，还包括第二反射单元，所述第二反射单元满足以下条件的任一者：

28、j)所述第二反射单元设于所述第九端口，所述第二反射单元用于反射第二光束，以使所述第二光束与第三光束平行传输；

29、k)所述第二反射单元设于所述第十端口，所述第二反射单元用于反射第三光束，以使所述第三光束与第二光束平行传输。

30、在一些实施例中，所述第二反射单元满足以下条件的任一者：

31、l)所述第二反射单元为反射棱镜，所述反射棱镜以全反射的方式反射所述本振光；

32、m)所述第二反射单元为反射镜，所述反射镜以镜面反射的方式反射所述本振光。

33、第二方面，本技术实施例提供一种激光雷达，包括光源模组、如上述任一项所述的光收发模组以及光电探测模组；

34、所述光源模组用于生成所述第一光束，所述第一光束包括p光与s光；

35、所述光电探测模组包括第一光电探测模块与第二光电探测模块，所述第一光电探测模块用于接收所述第二光束，所述第二光电探测模块用于接收所述第三光束。

36、本技术实施例还提出另一种激光雷达，包括光源模组、如上述任一项所述的光收发模组以及光电探测模组；

37、所述光源模组用于生成所述第一光束，所述第一光束包括p光或s光；

38、所述光电探测模组包括第一光电探测模块与第二光电探测模块，所述第一光电探测模块用于接收所述第二光束，所述第二光电探测模块用于接收所述第三光束。

39、基于上述实施例，本技术所提出的光收发模组包括第一分光棱镜、偏振分光棱镜、第一反射单元及第二分光棱镜。该光收发模组首先通过第一分光棱镜的第一端口接收光源模组生成的第一光束，并分光形成探测光和本振光；然后，通过偏振分光棱镜的第四端口接收探测光，并通过第六端口出射回波光，从而实现探测光路与回波光路的分离；之后，通过第二分光棱镜将回波光和本振光混频形成第二光束和第三光束，并分别自第九端口和第十端口射出。如此，本技术实施例的光收发模组通过偏振分光棱镜实现了探测光和本振光的分光，因此无需采用硅光芯片的发射波导和接收波导实现上述功能，故而可以避免使用硅光芯片，从而可以减少从光纤或空间光到硅光芯片之间的光耦合损失。

40、此外，本技术实施例的第一分光棱镜、偏振分光棱镜、第一反射单元及第二分光棱镜相互连接，并基于该结构实现了探测光与本振光的分光，探测光路与回波光路的分离，以及本振光与回波光的混频，使得光收发模组具有较高的集成度，便于简化激光雷达的结构。而且，本技术实施例中，第二光束与第三光束的相位相差180度，将第一光电探测模块、第二光电探测模块和运算放大器组合形成平衡光电探测器，可以减少信号受到的干扰和噪声，提高信噪比和激光雷达的抗干扰能力。