一种光波导及激光雷达制造技术

本发明专利技术公开了一种光波导，包括芯层和包覆芯层的包层；包层包覆芯层的出光口；包层的出光侧表面中，正对芯层的出光口的区域设置有凹面，凹面的两侧沿扩展方向分别设置有凸面；扩展方向为芯层中激光在远场的扩展方向。凹面可以起到凹透镜的作用，从而对激光中能量最强的激光沿横向分散，以扩大激光在远场的扩散角度；而两个凸面可以起到凸透镜的作用，可以使得激光远场两侧的能量向凹面多对应的激光远场边角收集，从而可以使得激光远场能量分布在很大角度范围内较为平坦。本发明专利技术还提供了一种激光雷达，同样具有上述有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种光波导及激光雷达
本专利技术涉及光学器件
，特别是涉及一种光波导以及一种激光雷达。
技术介绍
激光雷达是自动驾驶汽车，智能交通，无人机，智能机器人的关键部件。激光雷达正从机械式激光雷达向全固态式激光雷达的方向发展，其中芯片式的光学相控阵激光雷达是固态激光雷达中最有前途的一款。光学相控阵芯片是该款激光雷达的核心组成部分，它的横向扫描角度受到两个原因的限制，一是光波导阵列的空间排布，另一个是单个光波导在空间远场的能量分布。目前受单个光波导空间远场能量分布的限制，激光雷达实际横向扫描角度只有几十度。所以，如何提高光波导发射激光的远场能量分布范围是本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种光波导，其发射激光的远场能量分布具有较大的角度；本专利技术的另一目的在于提供一种激光雷达，其发射激光的远场能量分布具有较大的角度。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种光波导，包括芯层和包覆所述芯层的包层；所述包层包覆芯层的出光口；所述包层的出光侧表面中，正对所述芯层的出光口的区域设置有凹面，所述凹面的两侧沿扩展方向分别设置有凸面；所述扩展方向为所述芯层中激光在远场的扩展方向。可选的，所述凹面与相邻所述凸面相切。可选的，与同一所述凹面相邻的两个所述凸面的半径相同。可选的，所述凹面两端之间连线与对应所述芯层出光口相互平行。可选的，所述激光的远场能量分布在预设角度范围内呈均匀分布。可选的，所述芯层呈圆柱状，所述扩展方向为平行于所述芯层出光口表面的任一方向，所述凹面为球面凹陷，与同一所述凹面相邻的凸面构成一环状凸起。可选的，所述芯层包括一条第一波导区、与所述第一波导区连接的光分束器、分别与所述光分束器连接的多条第二波导区；任一所述第二波导区均设置有所述出光口，所述包层包覆全部所述出光口；所述包层的出光侧表面中设置有多个所述凹面，所述凹面与所述出光口一一对应。可选的，相邻所述凹面之间共用同一所述凸面。可选的，包括多个所述芯层，所述包层包覆全部所述芯层的出光口；所述包层的出光侧表面中设置有多个所述凹面，所述凹面与所述出光口一一对应。本专利技术还提供了一种激光雷达，包括如上述任一项所述的光波导。本专利技术所提供的一种光波导，包括芯层和包覆芯层的包层；包层包覆芯层的出光口；包层的出光侧表面中，正对芯层的出光口的区域设置有凹面，凹面的两侧沿扩展方向分别设置有凸面；扩展方向为芯层中激光在远场的扩展方向。凹面可以起到凹透镜的作用，从而对激光中能量最强的激光沿横向分散，以扩大激光在远场的扩散角度；而两个凸面可以起到凸透镜的作用，可以使得激光远场两侧的能量向凹面多对应的激光远场边角收集，从而可以使得激光远场能量分布在很大角度范围内较为平坦。本专利技术还提供了一种激光雷达，同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中光波导的结构示意图；图2为本专利技术实施例所提供的一种光波导的结构示意图；图3为图2中所发射激光的远场能量分布图；图4为本专利技术实施例所提供的一种具体的芯层的结构示意图；图5为现有技术中所发射激光的远场能量分布图；图6为本专利技术实施例所提供的一种具体的光波导的结构示意图；图7为本专利技术实施例所提供的另一种具体的光波导的结构示意图；图8为本专利技术实施例所提供的再一种具体的光波导的结构示意图；图9为本专利技术实施例所提供的还一种具体的光波导的结构示意图。图中：1.芯层、11.波导区、111.第一波导区、112.第二波导区、113.光分束器、114.星型分束器、12.锥形区、2.包层、21.凹面、22.凸面。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种光波导。参见图1，图1为现有技术中光波导的结构示意图。在现有技术中，激光雷达的横向扫描角度受到两个原因的限制，一是光波导阵列的空间排布，另一个是单个光波导在空间远场的能量分布。目前受单个光波导空间远场能量分布的限制，单个光波导的半高宽通常仅仅有35°，这将极大的限制激光雷达的实际横向扫描角度，使得激光雷达实际横向扫描角度只有几十度。而本专利技术所提供的一种光波导，包括芯层和包覆芯层的包层；包层包覆芯层的出光口；包层的出光侧表面中，正对芯层的出光口的区域设置有凹面，凹面的两侧沿扩展方向分别设置有凸面；扩展方向为芯层中激光在远场的扩展方向。凹面可以起到凹透镜的作用，从而对激光中能量最强的激光沿横向分散，以扩大激光在远场的扩散角度；而两个凸面可以起到凸透镜的作用，可以使得激光远场两侧的能量向凹面多对应的激光远场边角收集，从而可以使得激光远场能量分布在很大角度范围内较为平坦。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图2至图6，图2为本专利技术实施例所提供的一种光波导的结构示意图；图3为图2中所发射激光的远场能量分布图；图4为本专利技术实施例所提供的一种具体的芯层的结构示意图；图5为现有技术中所发射激光的远场能量分布图；图6为本专利技术实施例所提供的一种具体的光波导的结构示意图。参见图2，在本专利技术实施例中，光波导包括芯层1和包覆所述芯层1的包层2；所述包层2包覆芯层1的出光口；所述包层2的出光侧表面中，正对所述芯层1的出光口的区域设置有凹面21，所述凹面21的两侧沿扩展方向分别设置有凸面22；所述扩展方向为所述芯层1中激光在远场的扩展方向。上述芯层1即光波导中主要用于激光的结构，而包层2会包覆芯层1，包层2的折射率通常需要低于芯层1的折射率，从而保证激光可以在光波导内传播。通常情况下，光波导还需要包括一衬底，该衬底主要起到支撑整个光波导的作用。而包层2通常分为上包层以及下包层，下包层通常设置在衬底表面，芯层1通常位于下包层与上包层之间，使得上包层以及下包层可以共同包覆整个芯层1。有关上述包层2以及芯层1的具体材质等相关参数可以参考现有技术，在此不再进行赘述。此时，通常情况下芯层呈平面状，该芯层内传输的激光通常沿横向扩展。在本专利技术实施例中，包层2需要包覆芯层1的出光口，即上述包层2需要覆盖芯层1的出光口表面，从芯层1出光口射出的激光需要先经过包层2，在传输至外界空间。相应的，包层2此时具有一出光侧表面，即覆盖芯层1出光口的表面。上述包层2的出光侧表面中，正对芯层1的出光口的区域设置有凹面21，即从芯层1射出的激光中，能量最强的部分会通过该凹面21射入外界空间。上述设置在包层2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光波导，其特征在于，包括芯层和包覆所述芯层的包层；所述包层包覆芯层的出光口；/n所述包层的出光侧表面中，正对所述芯层的出光口的区域设置有凹面，所述凹面的两侧沿扩展方向分别设置有凸面；所述扩展方向为所述芯层中激光在远场的扩展方向。/n

【技术特征摘要】
1.一种光波导，其特征在于，包括芯层和包覆所述芯层的包层；所述包层包覆芯层的出光口；
所述包层的出光侧表面中，正对所述芯层的出光口的区域设置有凹面，所述凹面的两侧沿扩展方向分别设置有凸面；所述扩展方向为所述芯层中激光在远场的扩展方向。


2.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述凹面与相邻所述凸面相切。


3.根据权利要求2所述的光波导，其特征在于，与同一所述凹面相邻的两个所述凸面的半径相同。


4.根据权利要求3所述的光波导，其特征在于，所述凹面两端之间连线与对应所述芯层出光口相互平行。


5.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述激光的远场能量分布在预设角度范围内呈均匀分布。


6.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述芯层呈圆柱状，所述扩展方向为平行于所述芯层出...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋俊峰，陈柏松，李盈祉，李雪妍，郜峰利，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22