光学相控阵辐射器制造技术

本发明专利技术涉及光学相控阵(OPA)辐射器，其包括：多个单元辐射器、包层部分以及多个电极；所述多个单元辐射器配置为用作光波导，每个单元辐射器由硅材料制成，并且每个单元辐射器具有预定长度，其中单元辐射器平行地布置；所述包层部分配置为覆盖多个单元辐射器；所述多个电极在包层部分上与多个单元辐射器平行地布置；其中，多个电极布置为在竖直方向上与多个单元辐射器不重叠。通过利用相控阵的单元辐射器辐射的光束可以有效地竖直转向。射的光束可以有效地竖直转向。射的光束可以有效地竖直转向。

【技术实现步骤摘要】
光学相控阵辐射器


[0001]本专利技术涉及光学相控阵(optical phased array，OPA)辐射器，其利用基于光学相控阵的热光效应。

技术介绍

[0002]为了检测远距离物体的位置或形状，利用电磁波的无线电检测和测距(radio detection and ranging，RADAR)技术已经在各个领域使用了很长时间。近来，通过发展这样的检测技术，发展了一种更精确、更快速、更小型化的光检测和测距(light detection and ranging，LiDAR)技术。利用光的LiDAR技术被视为例如自动驾驶车辆领域、无线光通信领域和三维(3D)传感领域的下一代主要工业领域的核心技术。
[0003]在LiDAR的构成中，用于在所需方向上发射准直光束的辐射器是一个重要的组件。如图1(现有技术)所示，辐射器的典型结构包括多个光栅辐射器110，所述光栅辐射器110作为基本单元平行布置，并且通过调节输入到多个光栅辐射器110的各束光130之间的相位差，能够调节从光栅辐射器阵列发射的准直光束的水平方向。在该情况下，作为可转向的最大范围的水平视角(水平辐射角)的大小具有与光栅辐射器阵列之间的排列间距成反比的特性，并且当排列间距是输入光130的半波长时，可以获得最大水平视角(最大水平辐射角)。
[0004]另外，如下面的方程式1所示，在光栅辐射器阵列中，辐射光束的竖直辐射角是根据光栅周期和有效折射率n
eff
确定的。利用竖直辐射角通过调节光栅辐射器阵列的温度和有效折射率n
eff
，可以调节辐射的准直光束的竖直方向。
[0005][方程式1][0006][0007]利用焦耳热来调节光栅辐射器阵列的温度，利用金属和高浓度掺杂区域作为导线120，利用构成光栅辐射器阵列的本征硅区域作为电阻，从而调节焦耳热。
[0008]参考图2(现有技术)和图3(现有技术)(图3是沿图2的A
‑
A'线截取的截面图)，n个光栅辐射器213(n＝128、256、
…
)布置为高折射率硅光波导，并且以覆盖n个光栅辐射器213的形式设置低折射率二氧化硅包层的包层部分211。
[0009]能够调节光栅结构温度的电阻器布置在电极结构中，用于调节从光栅辐射器阵列发射的光束的竖直辐射角，并且包括电极214和导线216，以便向电阻器供电。
[0010]为了获取光栅辐射器阵列的温度变化，光栅辐射器阵列中形成有用于供电的高浓度掺杂区域215。
[0011]根据现有技术的电阻器布置不能期望在光栅辐射器阵列的整个区域中获得均匀的温度变化。
[0012]即，由于本征硅区域(i区域)的物理结构以及不均匀的电阻，发生不均匀的温度分布而导致激光的相位不一致。从而，如图4所示，可能会出现激光不稳定。
[0013]电极之间的距离是根据光栅辐射器阵列的总宽度而确定的，并且随着光栅辐射器
阵列具有更佳的性能，电极之间的距离增加。
[0014]然而，随着光栅辐射器阵列的总宽度的增加，由于加工误差等，发生电阻不平衡的概率进一步增加。此外，由于电极之间距离的增加导致光栅辐射器阵列的电阻增大，需要施加更高的电压。
[0015]当施加更高的电压以加热光栅辐射器阵列时，由于电阻不平衡而发生温度不均匀，从而每个部分的有效折射率不同。因此，通过影响经由相位排列准直的发散角，光束性能可能会变差。
[0016]此外，由于施加更高的电压，施加的总热量会增加。从而，由于电阻不平衡导致的局部加热会影响光栅辐射器阵列的耐久性，因此光栅辐射器可能会发生损坏。
[0017]上述
技术介绍
中描述的内容是为了帮助理解本专利技术的背景并且可以包括本专利技术所属
的技术人员先前不了解的内容。

技术实现思路

[0018]本专利技术的实施方案致力于提供一种光学相控阵(OPA)辐射器，用于使通过OPA从辐射器辐射的光束有效地竖直转向。
[0019]本专利技术的其它目的和优点可以通过如下描述而理解，并且参考本专利技术的具体实施方案而变得清楚。此外，对本专利技术所属领域的技术人员显而易见的是，本专利技术的目的和优点可以通过要求保护的装置及其组合实现。
[0020]根据本专利技术的实施方案，提供了一种OPA辐射器，其包括：多个单元辐射器、包层部分以及多个电极；所述多个单元辐射器配置为用作光波导，每个单元辐射器由硅材料制成，并且每个单元辐射器具有预定长度，其中单元辐射器平行地布置；所述包层部分配置为覆盖所述多个单元辐射器；所述多个电极在包层部分上与多个单元辐射器平行地布置；其中，多个电极布置为在竖直方向上与多个单元辐射器不重叠。
[0021]此外，多个电极可以在竖直方向布置于多个单元辐射器之间。
[0022]此外，OPA辐射器可以进一步包括：掺杂区域和导线；所述掺杂区域形成于多个单元辐射器下方的基底部分中，在数量上对应于多个电极；所述导线配置为将多个电极连接至多个掺杂区域。
[0023]此外，多个掺杂区域可以布置在竖直方向上与多个单元辐射器不重叠。
[0024]此处，包层部分可以包括二氧化硅包层，所述二氧化硅包层的折射率低于单元辐射器的折射率。
[0025]此外，多个单元辐射器可以具有相同的间距，每个单元辐射器可以在长度方向上以相同的间距形成不平整结构。
[0026]根据本专利技术的另一实施方案，提供了一种OPA辐射器，其包括：多个单元辐射器、包层部分、第一电极以及第二电极；所述多个单元辐射器配置为用作光波导，每个单元辐射器由硅材料制成，并且每个单元辐射器具有预定长度，其中单元辐射器平行地布置；所述包层部分配置为覆盖多个单元辐射器；所述第一电极布置为在包层部分的上表面的一侧在包层部分的宽度方向上彼此间隔开；所述第二电极布置为在包层部分的上表面的另一侧沿包层部分的宽度方向彼此间隔开，并与第一电极相对。
[0027]此外，OPA辐射器可以进一步包括：多个掺杂区域和导线；所述多个掺杂区域形成
于多个单元辐射器下方的基底部分中并且布置为在竖直方向上与多个单元辐射器不重叠；所述导线配置为将多个掺杂区域连接至第一电极或第二电极。
[0028]此外，多个掺杂区域可以布置于多个单元辐射器之间。
[0029]此外，多个单元辐射器可以具有相同的间距，每个单元辐射器可以在长度方向上以相同的间距形成不平整结构。
[0030]此外，多个单元辐射器的每一个可以划分为不平整结构区域和非不平整结构区域，所述不平整结构区域中形成不平整结构，所述非不平整结构区域中不形成不平整结构，多个单元辐射器的每一个可以为锥形，使得宽度随着远离不平整结构区域而逐渐减小。
[0031]此外，多个掺杂区域的每一个可以划分为第一掺杂区域和第二掺杂区域，第一掺杂区域对应于与不平整结构区域相对应的区域，第二掺杂区域对应于与非不平整结构区域相对应的区域，多个掺杂区域的每一个可以为锥形，使得宽度随着远离第一掺杂区域而逐渐增大。
[0032]此外，导线可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学相控阵辐射器，其包括：多个单元辐射器，其配置为用作光波导，每个单元辐射器由硅材料制成，并且每个单元辐射器具有预定长度，其中单元辐射器平行地布置；包层部分，其配置为覆盖所述多个单元辐射器；以及多个电极，其在所述包层部分上与所述多个单元辐射器平行地布置；其中，所述多个电极布置为在竖直方向上与多个单元辐射器不重叠。2.根据权利要求1所述的光学相控阵辐射器，其中，所述多个电极在竖直方向上布置于所述多个单元辐射器之间。3.根据权利要求2所述的光学相控阵辐射器，其进一步包括：掺杂区域，其在多个单元辐射器下方的基底部分中形成为与所述多个电极的数量相对应；以及导线，其配置为将所述多个电极连接至多个掺杂区域。4.根据权利要求3所述的光学相控阵辐射器，其中，所述多个掺杂区域布置为在竖直方向上与多个单元辐射器不重叠。5.根据权利要求1所述的光学相控阵辐射器，其中，所述包层部分包括二氧化硅包层，所述二氧化硅包层的折射率低于单元辐射器的折射率。6.根据权利要求1所述的光学相控阵辐射器，其中，所述多个单元辐射器具有相同的间距，每个单元辐射器在长度方向上以相同的间距形成不平整结构。7.一种光学相控阵辐射器，其包括：多个单元辐射器，其配置为用作光波导，每个单元辐射器由硅材料制成，并且每个单元辐射器具有预定长度，其中单元辐射器平行地布置；包层部分，其配置为覆盖所述多个单元辐射器；第一电极，其布置为在包层部分的上表面的一侧在包层部分的宽度方向上彼此间隔开；以及第二电极，其布置为在包层部分的上表面的另一侧在包层部分的宽度方...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜赞熙，李贤雨，尹铉浩，权南县，朴孝勋，姜今奉，
申请(专利权)人：起亚株式会社韩国科学技术院，
类型：发明
国别省市：