【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
专利
本专利技术总体上涉及用于光学感测和成像的设备和方法，特别涉及集成光子设备和包含这种设备的系统。
技术介绍
1、在许多光学感测应用中，目标上的多个点被一束或多束光束辐照，并且来自每个点的反射辐射被处理以分析目标的特性。在一些应用中，例如光学相干层析成像(oct)和连续波(cw)lidar，相干光束朝向目标传输，并且反射辐射与所传输的辐射相干地被感测和处理。为了以高分辨率感测目标的特性，可以在目标区域内扫描所传输的光束，或者可以使用接收器阵列同时传输和感测多光束的阵列。
2、在本说明书和权利要求中使用的术语“光学(optical)”、“光(light)”和“光辐射(optical radiation)”是指可见、红外和紫外光谱范围中的任何一个范围内的电磁辐射。
技术实现思路
0、概述
1、下文描述的本专利技术的实施例提供了用于光学感测的改进的系统、设备和方法。
2、因此，根据本专利技术的实施例，提供了一种光电设备，该光电设备包括载体衬底和光子集成电路(pic)。该pic包括：具有安装在载体衬底上的第一侧的pic衬底、设置在pic衬底的与第一侧相对的第二侧上的第一电连接焊盘、设置在pic衬底上的光波导、以及设置在pic衬底上并连接到一个或更多个第一电连接焊盘的电导体。至少一个电子集成电路包括：具有安装在pic衬底的第二侧上的第三侧的半导体衬底、设置在半导体衬底上并与第一电连接焊盘进行电通信的第二电连接焊盘，以及设置在半导体衬底上并电连接到第
3、在一些实施例中，该设备包括设置在pic衬底上的一个或更多个光电部件，该一个或更多个光电部件与一个或更多个光波导进行光通信，并与一个或更多个电导体进行电通信。在这些实施例中的一些中，光电部件中的至少一个被配置成经由第一电连接焊盘和第二电连接焊盘与电子电路部件中的至少一个交换电信号。在所公开的实施例中，光电部件中的至少一个包括光发射器，并且电子电路部件中的至少一个包括驱动电路，该驱动电路经由第一电连接焊盘和第二电连接焊盘进行耦合以控制光发射器。
4、在一些实施例中，一个或更多个光学部件包括收发器单元的阵列，并且光发射器包括被配置成生成光辐射的一个或更多个输出光束的辐射源以及耦合在辐射源和收发器单元之间的光网络，并且驱动电路被配置成控制光网络，以便在收发器单元之间复用一个或更多个输出光束。
5、附加地或替代地，光发射器被配置成生成相干辐射的输出光束，并且一个或更多个光电部件包括至少一个相干传感器，该至少一个相干传感器被配置成将输出光束的一部分与入射到至少一个相干传感器上的入射光辐射混合，并响应于所混合的光辐射而输出信号。
6、另外，附加地或替代地，光电部件中的至少一个包括至少一个传感器，该至少一个传感器被配置成响应于入射到至少一个传感器上的光辐射而输出信号，并且电子电路部件中的至少一个包括一个或更多个信号处理电路，该一个或更多个信号处理电路经由第一电连接焊盘和第二电连接焊盘进行耦合以处理由至少一个传感器输出的信号。在所公开的实施例中，该至少一个传感器包括光学传感器的阵列，并且一个或更多个电子电路部件包括多路复用电路，该多路复用电路被配置成选择性地将光学传感器耦合到一个或更多个信号处理电路。
7、在一些实施例中，第二电连接焊盘设置在半导体衬底的第三侧上、与第一电连接焊盘对齐并键合(bond)到第一电连接焊盘。
8、附加地或替代地，至少一个电子集成电路包括第一电子集成电路和第二电子集成电路，第一电子集成电路和第二电子集成电路两者安装在pic衬底的第二侧上，其中第一电子集成电路经由连接pic衬底上的两个第一电连接焊盘的电导体中的一个而与第二电子集成电路进行电通信。
9、在所公开的实施例中，pic包括至少一个导电通孔，该导电通孔耦合在载体衬底上的导电迹线和第一电连接焊盘中的至少一个之间，第一电连接焊盘中的至少一个与第二电连接焊盘中的至少一个进行电通信，并且电子电路部件中的至少一个通过第一电连接焊盘中的至少一个、第二电连接焊盘中的至少一个和至少一个导电通孔连接到载体衬底上的导电迹线。
10、根据本专利技术的实施例，还提供了一种光学扫描仪，包括被配置成围绕轴线旋转的主体和多个平面反射小面(reflective facets)，该多个平面反射小面以不同的相应方位角围绕轴线设置在主体上，并以不同的相应倾斜角相对于轴线倾斜。
11、一些实施例提供了光学设备，该光学设备包括这样的扫描仪、具有相应光学孔(optical aperture)的光学单元的阵列、以及光学器件，该光学器件被配置成经由光学扫描仪的反射小面将光学孔成像到目标上的相应视场上，由此主体的旋转扫过目标上的视场。
12、在一个实施例中，光学单元被布置成平行于轴线的列，其中光学单元之间具有预定间距，并且平面反射小面被配置成沿着目标上的不同相应行扫描每个视场。
13、根据本专利技术的实施例，还提供了光学感测装置，该光学感测装置包括感测模块，该感测模块包括至少一个光子集成电路(pic)，该至少一个光子集成电路(pic)包括光学感测单元的阵列，该光学感测单元包括相应的边缘耦合器，该边缘耦合器具有平行于pic的平面的相应光轴，并限定光学感测单元的相应光学孔。至少一个转向镜设置在边缘耦合器附近，并被配置成将光轴偏转到垂直于pic的平面的方向。光学器件具有邻近至少一个pic的后平面，并且被配置成将光学孔成像到目标上，其中感测模块被配置成使得阵列的中心部分中的边缘耦合器和光学器件的后平面之间的第一光路长度大于阵列的外围部分中的边缘耦合器和光学器件的后平面之间的第二光路长度。
14、在一个实施例中，pic的邻近至少一个转向镜的边缘具有凹形，并且边缘耦合器沿着边缘进行设置。
15、附加地或替代地，pic包含从pic的边缘向内延伸的凹槽，该pic的边缘沿着边缘耦合器的相应光轴邻近至少一个转向镜，使得阵列的中心部分中的凹槽比阵列的外围部分中的凹槽长，并且其中边缘耦合器设置在凹槽的相应内端处。
16、另外，附加地或替代地，至少一个pic包括并排安装在载体衬底上的多个pic，每个pic包含相应的一组光学感测单元和相应的边缘耦合器，其中阵列的中心部分中的一个或更多个pic安装在与阵列的外围部分中的pic相比距至少一个转向镜更远的距离处。
17、此外，附加地或替代地，至少一个转向镜包括并排安装在载体衬底上的多个转向镜，其中被定位成偏转阵列的中心部分中的边缘耦合器的光轴的转向镜中的一个或更多个被安装在与被定位成偏转阵列的外围部分中的边缘耦合器的光轴的转向镜相比距边缘耦合器更远的距离处。
18、在所公开的实施例中，至少一个pic包括并排安装的多个pic，每个pic包含相应的一组光学感测单元和相应的边缘耦合器，并且至少一个转向镜包括并排安装的多个转向镜，并且阵列的外围部分中的pic和转向镜相对于阵列的中心部分中的一个或更多个本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光电设备，包括：
2.根据权利要求1所述的设备，还包括设置在所述PIC衬底上的一个或更多个光电部件，所述一个或更多个光电部件与所述光波导中的一个或更多个进行光通信，并且与所述电导体中的一个或更多个进行电通信。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述光电部件中的至少一个被配置成经由所述第一电连接焊盘和所述第二电连接焊盘与所述电子电路部件中的至少一个交换电信号。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述光电部件中的至少一个包括光发射器，并且
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述一个或更多个光学部件包括收发器单元的阵列，并且
6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述光发射器被配置成生成相干辐射的输出光束，并且
7.根据权利要求3所述的设备，其中，所述光电部件中的至少一个包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置成响应于入射到所述至少一个传感器上的光辐射而输出信号，并且
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述至少一个传感器包括光学传感器的阵列，并且
9.根据权利要求1-8中任
10.根据权利要求1-8中任一项所述的设备，其中，所述至少一个电子集成电路包括第一电子集成电路和第二电子集成电路，所述第一电子集成电路和所述第二电子集成电路两者安装在所述PIC衬底的所述第二侧上，
11.根据权利要求1-8中任一项所述的设备，其中，所述PIC包括至少一个导电通孔，所述导电通孔耦合在所述载体衬底上的导电迹线和所述第一电连接焊盘中的至少一个之间，所述第一电连接焊盘中的至少一个与所述第二电连接焊盘中的至少一个进行电通信，并且
12.一种光学扫描仪，包括：
13.光学装置，包括：
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述光学单元被布置成平行于所述轴线的列，其中所述光学单元之间具有预定间距，并且其中，所述平面反射小面被配置成沿着所述目标上的不同相应行扫描所述视场中的每一个。
15.光学感测装置，包括：
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述PIC的邻近所述至少一个转向镜的边缘具有凹形，并且所述边缘耦合器沿着所述边缘进行设置。
17.根据权利要求15所述的装置，其中，所述PIC包含从所述PIC的边缘向内延伸的凹槽，所述PIC的所述边缘沿着所述边缘耦合器的相应光轴邻近所述至少一个转向镜，使得所述阵列的中心部分中的凹槽比所述阵列的外围部分中的凹槽长，并且其中，所述边缘耦合器设置在所述凹槽的相应内端处。
18.根据权利要求15所述的装置，其中，所述至少一个PIC包括并排安装在载体衬底上的多个PIC，每个PIC包含相应的一组光学感测单元和相应的边缘耦合器，其中，所述阵列的中心部分中的PIC中的一个或更多个安装在与所述阵列的外围部分中的PIC相比距所述至少一个转向镜更远的距离处。
19.根据权利要求15所述的装置，其中，所述至少一个转向镜包括并排安装在载体衬底上的多个转向镜，其中，被定位成偏转所述阵列的中心部分中的边缘耦合器的光轴的转向镜中的一个或更多个被安装在与被定位成偏转所述阵列的外围部分中的边缘耦合器的光轴的转向镜相比距所述边缘耦合器更远的距离处。
20.根据权利要求15所述的装置，其中，所述至少一个PIC包括多个并排安装的PIC，每个PIC包含相应的一组光学感测单元和相应的边缘耦合器，并且其中，所述至少一个转向镜包括多个并排安装的转向镜，并且
21.一种用于生产光电设备的方法，所述方法包括：
22.根据权利要求21所述的方法，其中，一个或更多个光电部件被设置在所述PIC衬底上，与所述光波导中的一个或更多个进行光通信，并且与所述电导体中的一个或更多个进行电通信。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，将所述第二电连接焊盘连接到所述第一电连接焊盘包括耦合所述光电部件中的至少一个，以经由所述第一电连接焊盘和所述第二电连接焊盘与所述电子电路部件中的至少一个交换电信号。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述光电部件中的至少一个包括光发射器，并且
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述一个或更多个光学部件包括收发器单元的阵列，并且
26.根据权利要求24所述的方法，其中，所述光发射器被配置成生成相干辐射的输出光束，并且
27.根据权利要求23所述的方法，其中，所述光电部件中的至少一个包括至少...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种光电设备，包括：
2.根据权利要求1所述的设备，还包括设置在所述pic衬底上的一个或更多个光电部件，所述一个或更多个光电部件与所述光波导中的一个或更多个进行光通信，并且与所述电导体中的一个或更多个进行电通信。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述光电部件中的至少一个被配置成经由所述第一电连接焊盘和所述第二电连接焊盘与所述电子电路部件中的至少一个交换电信号。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述光电部件中的至少一个包括光发射器，并且
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述一个或更多个光学部件包括收发器单元的阵列，并且
6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述光发射器被配置成生成相干辐射的输出光束，并且
7.根据权利要求3所述的设备，其中，所述光电部件中的至少一个包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置成响应于入射到所述至少一个传感器上的光辐射而输出信号，并且
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述至少一个传感器包括光学传感器的阵列，并且
9.根据权利要求1-8中任一项所述的设备，其中，所述第二电连接焊盘设置在所述半导体衬底的所述第三侧上、与所述第一电连接焊盘对齐并键合到所述第一电连接焊盘。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的设备，其中，所述至少一个电子集成电路包括第一电子集成电路和第二电子集成电路，所述第一电子集成电路和所述第二电子集成电路两者安装在所述pic衬底的所述第二侧上，
11.根据权利要求1-8中任一项所述的设备，其中，所述pic包括至少一个导电通孔，所述导电通孔耦合在所述载体衬底上的导电迹线和所述第一电连接焊盘中的至少一个之间，所述第一电连接焊盘中的至少一个与所述第二电连接焊盘中的至少一个进行电通信，并且
12.一种光学扫描仪，包括：
13.光学装置，包括：
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述光学单元被布置成平行于所述轴线的列，其中所述光学单元之间具有预定间距，并且其中，所述平面反射小面被配置成沿着所述目标上的不同相应行扫描所述视场中的每一个。
15.光学感测装置，包括：
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述pic的邻近所述至少一个转向镜的边缘具有凹形，并且所述边缘耦合器沿着所述边缘进行设置。
17.根据权利要求15所述的装置，其中，所述pic包含从所述pic的边缘向内延伸的凹槽，所述pic的所述边缘沿着所述边缘耦合器的相应光轴邻近所述至少一个转向镜，使得所述阵列的中心部分中的凹槽比所述阵列的外围部分中的凹槽长，并且其中，所述边缘耦合器设置在所述凹槽的相应内端处。
18.根据权利要求15所述的装置，其中，所述至少一个pic包括并排安装在载体衬底上的多个pic，每个pic包含相应的一组光学感测单元和相应的边缘耦合器，其中，所述阵列的中心部分中的pic中的一个或更多个安装在与所述阵列的外围部分中的pic相比距所述至少一个转向镜更远的距离处。
19.根据权利要求15所述的装置，其中，所述至少一个转向镜包括并排安装在载体衬底上的多个转向镜，其中，被定位成偏转所述阵列的中心部分中的边缘耦合器的光轴的转向镜中的一个或更多个被安装在与被定位成偏转所述阵列的外围部分中的边缘耦合器的光轴的转向镜相比距所述边缘耦合器更远的距离处。
20.根据权利要求15所述的装置，其中，所述至少一...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔曼·哈贾蒂，尤沃·格森，亚历山大·什蓬特，
申请(专利权)人：莱特人工智能公司，
类型：发明
国别省市：
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