2023-530211 ＬＩＤＡＲシステム出力信号における振幅変動の低減

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-14

(54)【発明の名称】ＬＩＤＡＲシステム出力信号における振幅変動の低減

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/34 20200101AFI20230707BHJP

   G01S 7/4911 20200101ALI20230707BHJP

【ＦＩ】

G01S17/34

G01S7/4911

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022566317

(86)(22)【出願日】2021-05-05

(85)【翻訳文提出日】2022-12-25

(86)【国際出願番号】 US2021030963

(87)【国際公開番号】W WO2021226283

(87)【国際公開日】2021-11-11

(31)【優先権主張番号】16/870,890

(32)【優先日】2020-05-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520437076

【氏名又は名称】シルク テクノロジーズ インコーポレイティッド

(74)【代理人】

【識別番号】110003007

【氏名又は名称】弁理士法人謝国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】タヴァリー、アミール アリ

(72)【発明者】

【氏名】ベローズプール、ベーナム

(72)【発明者】

【氏名】アスガリ、メヘディ

【テーマコード（参考）】

5J084

【Ｆターム（参考）】

5J084AA05

5J084AA07

5J084BA04

5J084BA36

5J084BA51

5J084BB02

5J084BB04

5J084BB14

5J084BB28

5J084CA08

(57)【要約】

ＬＩＤＡＲシステムは、複数の光学コンポーネントを有している。少なくとも１つの光学コンポーネントは、ＬＩＤＡＲシステムから離れて進み、ＬＩＤＡＲシステムの外部に配置される物体によって反射される可能性があるＬＩＤＡＲ出力信号を出力するように構成されている。ＬＩＤＡＲシステムは、また、ＬＩＤＡＲ出力信号の振幅を変更することなく、ＬＩＤＡＲ出力信号の周波数を調整するように、１つ以上の光学コンポーネントを操作するように構成される電子回路部を有する。
【選択図】 図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の光学コンポーネント、ＬＩＤＡＲシステムから離れるように進み、及び、前記ＬＩＤＡＲシステムの外部に配置される物体によって反射される可能性があるシステム出力信号を出力するように構成される少なくとも１つの光学コンポーネント、及び、
１つ以上の前記光学コンポーネントを操作し、前記システム出力信号の振幅を変化させることなく、前記システム出力信号の周波数を調整するように構成される電子回路部、
を有するＬＩＤＡＲシステム。

【請求項2】

前記光学コンポーネントは、
プリアンプ信号を受信し、及び、増幅光信号を出力する増幅器を有し、
前記システム出力信号は、
前記増幅される光信号からの光を有し、
前記電子回路部は、
前記増幅器が前記増幅光信号を出力する期間の間に、飽和状態で、前記増幅器を操作するように構成されている、
請求項1のシステム。

【請求項3】

前記システム出力信号は、
前記増幅光信号からの光で構成される、
請求項２のシステム。

【請求項4】

前記電子回路部は、
前記物体に関するＬＩＤＡＲデータを生成するように構成され、
前記ＬＩＤＡＲデータは、
前記物体と前記ＬＩＤＡＲシステムとの間の半径速度、及び／又は、距離を示す、
請求項１のシステム。

【請求項5】

前記物体から反射される光は、システム戻り信号として、前記ＬＩＤＡＲシステムに戻り、
前記光学コンポーネントは、
前記システム戻りコンポーネントからの光を前記基準信号からの光と結合するように構成され、
前記基準信号は、
前記ＬＩＤＡＲシステムから出ていかなかった光を有する、
請求項１のシステム。

【請求項6】

前記基準信号は、
出射ＬＩＤＡＲ信号からの光を有し、
前記システム戻り信号は、
前記出射ＬＩＤＡＲ信号からの光を有する、
請求項５のシステム。

【請求項7】

出射ＬＩＤＡＲ信号を案内するように構成されるＬＩＤＡＲチップ、
を、さらに、有し、
前記システム出力信号は、
前記出射ＬＩＤＡＲ信号からの光を有する、
請求項２のシステム。

【請求項8】

前記ＬＩＤＡＲチップは、
シリコン・オン・インシュレータプラットフォームに構築される、
請求項７のシステム。

【請求項9】

前記増幅器は、
前記ＬＩＤＡＲチップに配置される、
請求項７のシステム。

【請求項10】

前記増幅器は、
前記ＬＩＤＡＲチップから離れて配置される、
請求項７のシステム。

【請求項11】

ＬＩＤＡＲシステムから離れて進み、及び、前記ＬＩＤＡＲシステムの外部に配置される物体によって反射される可能性があるシステム出力信号を出力するように構成される１つ以上の光学コンポーネント、
プリアンプ信号を受信し、及び、増幅光信号を出力する増幅器を有し、前記システム出力信号は、前記増幅光信号からの光を有するＬＩＤＡＲシステム、
及び、
前記増幅器が前記増幅光信号を出力する期間の間に、飽和状態で、前記増幅器を操作するように構成される電子回路部、
を有するＬＩＤＡＲシステム。

【請求項12】

前記システム出力信号は、
前記増幅光信号からの光で構成される、
請求項１１のシステム。

【請求項13】

前記電子回路部は、
前記物体に関するＬＩＤＡＲデータを生成するように構成され、
前記ＬＩＤＡＲデータは、
前記物体と前記ＬＩＤＡＲシステムとの間の半径速度、及び／又は、距離を示す、
請求項１１のシステム。

【請求項14】

前記物体から反射される光は、
システム戻り信号として前記ＬＩＤＡＲシステムに戻り、
前記光学コンポーネントは、
前記システム戻りコンポーネントからの光を、前記基準信号からの光と結合するように構成され、
前記基準信号は、
前記ＬＩＤＡＲシステムから出て行かなかった光を有する、
請求項１１に記載のシステム。

【請求項15】

前記基準信号は、
出射ＬＩＤＡＲ信号からの光を有し、及び、
前記システム戻り信号は、
前記出射ＬＩＤＡＲ信号からの光を有する、
請求項１４に記載のシステム。

【請求項16】

出射ＬＩＤＡＲ信号を案内するように構成されるＬＩＤＡＲチップ、
を、さらに、有し、
前記システム出力信号は、
前記出力ＬＩＤＡＲ信号からの光を有する、
請求項１１に記載のシステム。

【請求項17】

前記ＬＩＤＡＲチップは、
シリコン・オン・インシュレータプラットフォームに構築される、
請求項１６に記載のシステム。

【請求項18】

前記増幅器は、
前記ＬＩＤＡＲチップに配置される、
請求項１６に記載のシステム。

【請求項19】

前記増幅器は、
前記ＬＩＤＡＲチップに配置される光源からの光を受信する、
請求項１８に記載のシステム。

【請求項20】

前記増幅器は、
前記ＬＩＤＡＲチップから離れて配置される、
請求項１６に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【関連出願】

【0001】

本出願は、全体に組み込まれる、米国特許出願番号第１６／８０７，８９０号、出願日２０２０年５月８日、発明の名称「ＬＩＤＡＲシステム出力信号の振幅変動の低減」を継続するものである。

【技術分野】

【0002】

本発明は、光学装置に関する。特に、本発明は、ＬＩＤＡＲシステムに関する。

【背景】

【0003】

ＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍｓ）やＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）のようなアプリケーションに配置できるＬＩＤＡＲシステムの商業的需要が増加している。ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）システムは、典型的には、ＬＩＤＡＲシステムの外部に配置された物体によって反射されるシステム出力信号を出力する。少なくとも一部の反射光信号は、ＬＩＤＡＲシステムに戻って来る。ＬＩＤＡＲシステムは、受信した光信号を、光信号を電気信号に変換する光センサに方向付ける。電子回路は、光センサ出力を用いて、物体とＬＩＤＡＲシステム（ＬＩＤＡＲデータ）との間の半径速度、及び／又は、距離を示すＬＩＤＡＲデータを定量化できる。

【0004】

多くのＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲデータの測定中に、システム出力信号の周波数を調整する。システム出力信号の周波数の変動は、システム出力信号の振幅の変動を引き起こす。この振幅の変動は、ＬＩＤＡＲデータの結果の信頼性を低下させる可能性がある。その結果、より信頼性の高いＬＩＤＡＲデータ結果を有するＬＩＤＡＲシステムが必要である。

【要約】

【0005】

ＬＩＤＡＲシステムは、複数の光コンポーネントを有している。ＬＩＤＡＲシステムから離れて進み、及び、ＬＩＤＡＲシステムの外部に配置される物体によって反射され得るシステム出力信号を出力するように、少なくとも１つの光コンポーネントを、構成できる。ＬＩＤＡＲシステムは、また、システム出力信号の振幅を変更することなく、１つ以上の光コンポーネントを操作し、システム出力信号の周波数を調整するようにせるように構成される電子回路部を有している。

【0006】

ＬＩＤＡＲシステムの他の実施形態は、ＬＩＤＡＲシステムから離れて進み、及び、ＬＩＤＡＲシステムの外部に配置される物体によって反射され得るシステム出力信号を出力するように構成される１つ以上の光コンポーネントを有している。ＬＩＤＡＲシステムは、プリアンプ信号を受信し、及び、増幅光信号を出力する増幅器を有している。システム出力信号は、増幅光信号からの光を有している。増幅器が増幅光信号を出力する期間の間で飽和状態にある増幅機を操作するように、電子回路部を、構成する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1A】ＬＩＤＡＲ出力信号を出力し、及び、共通の導波路のＬＩＤＡＲ入力信号を受信するＬＩＤＡＲチップを有し、又は、構成するＬＩＤＡＲシステムの概略的な平面図である。

【0008】

【図1B】ＬＩＤＡＲ出力信号を出力し、及び、異なる導波路のＬＩＤＡＲ入力信号を受信するＬＩＤＡＲチップを有し、又は、構成するＬＩＤＡＲシステムの概略的な平面図である。

【0009】

【図1C】ＬＩＤＡＲ出力信号を出力し、及び、異なる導波路のＬＩＤＡＲ入力信号を受信するＬＩＤＡＲチップを有し、又は、構成するＬＩＤＡＲシステムの別の実施形態の概略的な平面図である。

【0010】

【図1D】ＬＩＤＡＲチップから離れて配置される光源からの出射ＬＩＤＡＲ信号を受信するＬＩＤＡＲチップを有するＬＩＤＡＲシステムの概略の平面図である。

【0011】

【図1E】ＬＩＤＡＲチップからＬＩＤＡＲ出力信号を受信する増幅器を有するように修正された図１ＡのＬＩＤＡＲシステムの平面図である。

【0012】

【図1F】ＬＩＤＡＲチップの端部に配置される増幅器を有するように修正された図１ＤのＬＩＤＡＲシステムの平面図である。

【0013】

【図2】図１ＢのＬＩＤＡＲチップとの使用に適したＬＩＤＡＲアダプタの一例の平面図である。

【0014】

【図3】図1CのＬＩＤＡＲチップとの使用に適したＬＩＤＡＲアダプタの一例の平面図である。

【0015】

【図4】共通の支持体上にある図１ＡのＬＩＤＡＲチップ、及び、図2のＬＩＤＡＲアダプタを有するＬＩＤＡＲシステムの一例の平面図である。

【0016】

【図5A】ＬＩＤＡＲシステムとの使用に適した処理コンポーネントの一例を示す。

【0017】

【図5B】図５Ａに従って構成される処理コンポーネントとの使用に適した電子回路部の概略を提供する。

【0018】

【図5C】システム出力信号に関する周波数対時間のグラフである。

【0019】

【図5D】ＬＩＤＡＲシステムとの使用に好適な処理コンポーネントの他の例を示す。

【0020】

【図5E】図５Ｄに従って構成される処理コンポーネントとの使用に好適な電子回路部の概略を提供する。

【0021】

【図6A】光増幅器に関する出力パワー対入力パワーを示すグラフである。

【0022】

【図6B】光増幅器に関するゲイン対出力パワーを示すグラフである。

【0023】

【図7】シリコン・オン・インシュレータ・プラットフォーム上に導波路を有するＬＩＤＡＲチップの一部の断面図である。

【0024】

【図8A】ＬＩＤＡＲチップを増幅器に光学的に結合するためのインタフェースを有するＬＩＤＡＲチップの一部の斜視図である。

【0025】

【図8B】図８Ａに示されるＬＩＤＡＲチップの部分との使用に好適な増幅チップの斜視図である。

【0026】

【図8C】図 ８Ｃは、システムの上面図である。図８Ｃ、及び、図８Ｄは、図８Ｂの増幅器にインターフェイスされる図８ＡのＬＩＤＡＲチップを有するシステムを示す。

【0027】

【図8D】ＬＩＤＡＲチップの導波路、及び、増幅チップの増幅導波路を通る図８Ｃに示されるステムの断面図である。

【0028】

【図9】増幅器導波路に入るときに光信号が進む方向と、増幅導波路を出るときに光信号が進む方向との間の角度が１８０°より小さくなるように修正される図８Ｂから図８Ｄの増幅器チップの斜視図である。

【説明】

【0029】

ＬＩＤＡＲシステムから離れて進み、及び、ＬＩＤＡＲシステムの外部に配置される物体によって反射され得るシステム出力信号を出力するように、ＬＩＤＡＲシステムを、構成する。ＬＩＤＡＲシステムは、反射光を用いて、物体のＬＩＤＡＲデータ（物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の半径速度、及び／又は、距離）を定量化する。

【0030】

いくつかの例では、ＬＩＤＡＲシステムは、プリアンプ信号を受信し、及び、増幅光信号を出力する増幅器を有している。ＬＩＤＡＲシステムは、また、飽和状態の増幅器を操作する電子回路部を有している。光信号の振幅の変化は、飽和状態で動作する増幅器を通過しない。対照的に、光信号の周波数の変化は、飽和状態で動作する増幅器を通過する。その結果、プリアンプ信号の周波数を調整でき、また、プリアンプ信号の周波数は、増幅光信号に、はっきりと表れるが、プリアンプ信号に生ずる振幅の変化は、増幅光信号に、存在しない。システム出力信号は、増幅光信号からの光を有し、また、増幅光信号からの光から構成できる。その結果、ＬＩＤＡＲシステムは、システム出力信号の振幅を変更することなく、又は、実質的に変更することなく、システム出力信号の周波数を調整するように、構成される。システム出力信号の一定の振幅は、ＬＩＤＡＲデータの信頼性を高める。

【0031】

図１Ａは、ＬＩＤＡＲシステムとして機能する、又は、ＬＩＤＡＲシステムに加えて、ＬＩＤＡＲチップに追加のコンポーネントを有するＬＩＤＡＲシステムに含まれ得るＬＩＤＡＲチップの概略的な平面図である。ＬＩＤＡＲチップは、フォトニック集積回路（ＰＩＣ）を有することができ、また、フォトニック集積回路チップにできる。ＬＩＤＡＲチップは、予備的な出射ＬＩＤＡＲ信号を出力する光源4を有している。好適な光源4は、限定されないが、外部共振器レーザ（ＥＣＬ）、分布帰還レーザ（ＤＦＢ）、離散モード（ＤＭ）レーザ、及び、分布ブラッグ反射レーザ（ＤＢＲ）などの半導体レーザを含む。

【0032】

ＬＩＤＡＲチップは、また、光源４から予備出射ＬＩＤＡＲ信号を受信し、及び、予備出射ＬＩＤＡＲ信号を増幅器８に搬送する予備ユーティリティ導波路６を有している。増幅器８は、予備ユーティリティ導波路６からの予備出射ＬＩＤＡＲ信号を受信する増幅器導波路１０を有している。電子回路部３２は、増幅器８がユーティリティ導波によって受信される増幅予備出射ＬＩＤＡＲ信号を出力するように、増幅器８を操作できる。ユーティリティ導波路１２によって受信される増幅予備出射ＬＩＤＡＲ信号は、出射ＬＩＤＡＲ信号として機能できる。

【0033】

ユーティリティ導波路１２は、ファセット１４で終端し、及び、出射ＬＩＤＡＲ信号をファセット１４へ搬送する。ファセット１４を通って進む出射ＬＩＤＡＲ信号が、ＬＩＤＡＲチップから出て行き、また、ＬＩＤＡＲ出力信号として機能するように、ファセット１４を配置できる。例えば、ファセット１４をチップの端部に配置でき、ファセット１４を通って進む出射ＬＩＤＡＲ信号は、チップから出て行き、また、ＬＩＤＡＲ出力信号として機能する。場合によっては、ＬＩＤＡＲチップから出て行ったＬＩＤＡＲ出力信号の一部を、システム出力信号と見なすことができる。一例として、ＬＩＤＡＲチップからのＬＩＤＡＲ出力信号の出口も、また、ＬＩＤＡＲシステムからのＬＩＤＡＲ出力信号の出口である場合、ＬＩＤＡＲ出力信号も、また、システム出力信号とみなすことができる。

【0034】

ＬＩＤＡＲ出力信号は、ＬＩＤＡＲシステムが配置されている大気中の自由空間を通って、ＬＩＤＡＲシステムから離れて進む。ＬＩＤＡＲ出力信号は、ＬＩＤＡＲ出力信号の経路内の1つ以上の物体によって反射され得る。ＬＩＤＡＲ出力信号が反射されると、反射光の少なくとも一部は、ＬＩＤＡＲ入力信号としてＬＩＤＡＲチップに向かって戻るように進む。いくつかの例では、ＬＩＤＡＲ入力信号は、システムリターン信号と見なすこともできる。一例として、ＬＩＤＡＲチップからのＬＩＤＡＲ出力信号の出口が、ＬＩＤＡＲシステムからのＬＩＤＡＲ出力信号の出口でもある場合、ＬＩＤＡＲ入力信号は、システムリターン信号と見なすこともできる。

【0035】

ＬＩＤＡＲ入力信号は、ファセット１４を通してユーティリティ導波路１２に入ることができる。ユーティリティ導波路１２に入るＬＩＤＡＲ入力信号の一部は、入射ＬＩＤＡＲ信号として機能する。ユーティリティ導波路１２は、出射ＬＩＤＡＲ信号の一部を、ユーティリティ導波路１２から、比較信号として比較導波路１８に移動するスプリッタ１６に、入射ＬＩＤＡＲ信号を搬送する。比較導波路１８は、さらなる処理のために、比較信号を、処理コンポーネント２２に搬送する。図１Ａはスプリッタ１６として動作する方向性カプラを示しているが、他の信号タップコンポーネントを、スプリッタ１６として使用できる。好適なスプリッタ１６は、限定されないが、方向性カプラ、光カプラ、ｙ－結合器、テーパカプラ、及び、マルチモード干渉（ＭＭＩ）デバイスを含む。

【0036】

ユーティリティ導波路１２は、また、出射ＬＩＤＡＲ信号をスプリッタ１６に搬送する。スプリッタ16は、出射ＬＩＤＡＲ信号の一部を、ユーティリティ導波路１２から、基準信号として基準導波路２０に移動する。基準導波路２０は、さらなる処理のために、基準信号を、処理コンポーネント２２に搬送する。

【0037】

スプリッタ１６によってユーティリティ導波路１２から転送される光の割合を、固定、又は、実質的に固定できる。例えば、スプリッタ１６を、基準導波路２０に転送される基準信号のパワーが、出射ＬＩＤＡＲ信号のパワーの出射率であるように、又は、比較導波路１８に転送される比較信号のパワーが、入射ＬＩＤＡＲ信号のパワーの入射率であるように、構成できる。方向性カプラ、及び、マルチモード干渉計（ＭＭＩｓ）など、多くのスプリッタ１６では、出射率は、入射率に等しい、又は、実質的に等しい。いくつかの例では、出射率は、３０％、４０%、又は、４９%より大きく、及び／又は、５１%、６０%、又は、７０%より小さく、及び／又は、入射率は、３０％、４０%、又は、４９%より大きく、及び／又は、５１%、６０%、又は、７０%より小さい。マルチモード干渉計（ＭＭＩ）などのスプリッタ１６は、一般的に、５０%、又は、約５０%の出射率、及び、入射率を提供する。しかしながら、マルチモード干渉計（ＭＭＩｓ）は、いくつかの代替案よりも、シリコン・オン・インシュレータ・プラットフォームなどのプラットフォームに、容易に作製できる。一例では、スプリッタ１６は、マルチモード干渉計（ＭＭＩ）であり、出射率、及び、入射率は、５０%、又は、実質的に５０%である。以下でより詳細に説明されるように、処理コンポーネント２２は、比較信号を基準信号と結合して、視野上のサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを搬送する複合信号を形成する。したがって、複合信号を処理し、サンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータ（ＬＩＤＡＲシステムとＬＩＤＡＲシステムの外部の物体との間の半径速度、及び／又は、距離）を抽出できる。

【0038】

ＬＩＤＡＲチップは、光源４の動作を制御するための制御分岐を含むことができる。制御分岐は、出射ＬＩＤＡＲ信号の一部をユーティリティ導波路１２から制御導波路２８に移動するスプリッタ２６を有している。結合された出射ＬＩＤＡＲ信号の一部は、タップ信号として機能する。図１Ａは、スプリッタ２６として動作する方向性カプラを示しているが、他の信号タップコンポーネントをスプリッタ２６として使用できる。好適なスプリッタ２６は、これらに限定されないが、方向性カプラ、光カプラ、ｙ－結合器、テーパカプラ、及び、マルチモード干渉（ＭＭＩ）デバイスを含む。

【0039】

制御導波路２８は、タップ信号を制御コンポーネント３０に搬送する。制御コンポーネントは、電子回路部３２と電気的に通信できる。動作中、電子回路部３２は、制御コンポーネントからの出力に応じて、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を調整できる。制御コンポーネントの好適な構成の一例は、米国特許出願シリアル番号１５／９７７，９５７、出願日２０１８年５月１１日、発明の名称「光学センサチップ」において提供され、その全体が本明細書に組み込まれる。

【0040】

ＬＩＤＡＲシステムを、入射ＬＩＤＡＲ信号、及び、出射ＬＩＤＡＲ信号を異なる導波路で搬送できるように、修正できる。例えば、図１Ｂは、入射ＬＩＤＡＲ信号、及び、出射ＬＩＤＡＲ信号を異なる導波路で搬送するように修正された図１ＡのＬＩＤＡＲチップの平面図である。出射ＬＩＤＡＲ信号は、ファセット１４を介してＬＩＤＡＲチップから出て行き、また、ＬＩＤＡＲ出力信号として機能する。ＬＩＤＡＲ出力信号からの光がＬＩＤＡＲシステムの外部の物体によって反射されると、反射光の少なくとも一部は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号としてＬＩＤＡＲチップに戻って来る。第１ＬＩＤＡＲ入力信号は、ファセット３５を介して比較導波路１８に入り、そして、比較信号として機能する。比較導波路１８は、さらなる処理のために、比較信号を処理コンポーネント２２に搬送する。図１Ａに関連して説明されているように、基準導波路２０は、さらなる処理のために、基準信号を処理コンポーネント２２に搬送する。以下でより詳細に説明されるように、処理コンポーネント２２は、比較信号を基準信号と結合し、視野上のサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを搬送する複合信号を形成する。

【0041】

ＬＩＤＡＲチップを、複数のＬＩＤＡＲ入力信号を受信するように修正できる。例えば、図１Ｃは、2つのＬＩＤＡＲ入力信号を受信するように修正された図１ＢのＬＩＤＡＲチップを示している。スプリッタ４０は、基準導波路２０に搬送される基準信号の一部を、第１基準導波路42に、及び、基準信号の他の一部を、第２基準導波路４４に、配置するように構成されている。これにより、第１基準導波路４２は、第１基準信号を搬送し、及び、第２基準導波路４４は、第２基準信号を搬送する。第１基準導波路４２は、第１基準信号を第１処理コンポーネント４６に搬送し、及び、第２基準導波路４４は、第２基準信号を第２処理コンポーネント４８に搬送する。好適なスプリッタ４０の例は、これらに限定されないが、ｙ－結合器、光カプラ、及び、マルチモード干渉カプラ（ＭＭＩｓ）を含む。

【0042】

出射ＬＩＤＡＲ信号は、ファセット14を介してＬＩＤＡＲチップから出て行き、そして、ＬＩＤＡＲ出力信号として機能する。ＬＩＤＡＲ出力信号からの光がＬＩＤＡＲシステムの外部に配置された1つ以上の物体によって反射されると、反射光の少なくとも一部は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号としてＬＩＤＡＲチップに戻って来る。第１ＬＩＤＡＲ入力信号は、ファセット３５を介して比較導波路１８に入り、そして、第１比較信号として機能する。比較導波路１８は、さらなる処理のために、第１比較信号を第１処理コンポーネント４６に搬送する。

【0043】

加えて、ＬＩＤＡＲ出力信号からの光がＬＩＤＡＲシステムの外部に配置された１つ以上の物体によって反射されると、反射信号の少なくとも一部は、第２ＬＩＤＡＲ入力信号として、ＬＩＤＡＲチップに戻って来る。第２ＬＩＤＡＲ入力信号は、ファセット５２を介して第２比較導波路５０に入り、そして、第２比較導波路５０によって搬送される第２比較信号として機能する。第２比較導波路５０は、さらなる処理のために、第２比較信号を第２処理コンポーネント４８に搬送する。

【0044】

光源４、及び、増幅器８はＬＩＤＡＲチップ上に配置されるように示されているが、光源4、及び、増幅器８を、ＬＩＤＡＲチップ外に配置することができる。例えば、ユーティリティ導波路１２は、出射ＬＩＤＡＲ信号が、ＬＩＤＡＲチップ外に配置されている光源4から、ユーティリティ導波路１２に入ることができる第2のファセットで終端できる。一例として、図1AのＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲチップから離れて配置された光源4および増幅器8を含むように修正された図1AのＬＩＤＡＲシステムを示す。ユーティリティ導波路12は、出射ＬＩＤＡＲ信号がユーティリティ導波路12に入ることができる第２ファセット53を含む。

【0045】

第１光リンク５４は、光源４からの予備出射ＬＩＤＡＲ信号を受信する。第１光リンク５４は、予備出射ＬＩＤＡＲ信号を増幅器8に搬送する。電子回路部３２は、増幅器８が第２光リンク５６で受信される増幅予備出射ＬＩＤＡＲ信号を出力するように、増幅器8を操作する。増幅予備出射ＬＩＤＡＲ信号が第２ファセット５３を通ってユーティリティ導波路１２に入ることができるように、第２光リンク５６を、ユーティリティ導波路１２に位置合わせする。ファイバブロックのような位置合わせ機構５８は、第２光リンク５６とユーティリティ導波路１２との間の位置合わせを提供できる。光源４がＬＩＤＡＲチップの外部にあるとき、好適な光源は、限定されないが、外部共振器レーザ（ＥＣＬ）、分布帰還レーザ（ＤＦＢ）、離散モード（ＤＭ）レーザ、及び、分布ブラッグ反射器レーザ（ＤＢＲ）のような半導体レーザを有する。いくつかの例では、ＬＩＤＡＲシステムは、予備出射ＬＩＤＡＲ源を増幅器５７に、又は、第２予備出射ＬＩＤＡＲ源をユーティリティ導波路１２に、結合する１つ以上のレンズ（図示せず）を有している。第１光リンク５４、及び／又は、第２光リンク５６のために公的な光学コンポーネントは、限定されないが、光ファイバを含む。第１光リンク５４、及び／又は、第２光リンク５６として機能する光ファイバとの使用に好適な増幅器８は、限定されないが、半導体光増幅器（ＳＯＡ）、ブースター光増幅器（ＢＯＡｓ）、及び、エルビウムイッテルビウム添加増幅器を含む。

【0046】

図１Ａから図１Ｄは、光源４、及び、スプリッタ１６からの光路に配置される増幅器８を示している。しかしながら、増幅器８は、他の場所に配置できる。一例として、図１Ｅは、ＬＩＤＡＲチップから出力されるＬＩＤＡＲ出力信号を受信するように配置される増幅器を示す。図１ＥのＬＩＤＡＲシステムでは、光リンク６０は、ＬＩＤＡＲチップからＬＩＤＡＲ出力信号を受信する。光リンク６０は、ＬＩＤＡＲ出力信号を増幅器８に搬送する。電子回路部３２は、増幅器８が増幅ＬＩＤＡＲ出力信号を出力するように、増幅器８を操作する。増幅器８からの増幅ＬＩＤＡＲ出力信号の出力も、ＬＩＤＡＲシステムからの増幅ＬＩＤＡＲ出力信号の出力として機能できるように、ＬＩＤＡＲシステムを構成できる。その結果、増幅ＬＩＤＡＲ信号は、視野のサンプル領域に向かって、自由空間を通過できる。したがって、いくつかの例では、ＬＩＤＡＲアダプタから出て行った増幅ＬＩＤＡＲ出力信号は、システム出力として機能できる。あるいは、ＬＩＤＡＲシステムは、増幅ＬＩＤＡＲ出力信号を受信し、また、システム出力信号を出力する1つ以上の追加コンポーネント（図示せず）を有することができる。

【0047】

光リンク６０のための好適な光学コンポーネントは、限定されないが、光ファイバを含む。光リンク60としての光ファイバに用いられる好適な増幅器8は、限定されないが、半導体光増幅器（ＳＯＡ）、ブースター光増幅器（ＢＯＡｓ）、エルビウムイッテルビウム添加増幅器を含む。ファイバブロックのような位置合わせ機構５８は、光リンク６０とユーティリティ導波路１２との間の位置合わせを提供できる。

【0048】

増幅器８がＬＩＤＡＲチップの端部に配置されるように、図１Ｄ、及び、図１Ｅに示されるＬＩＤＡＲシステムを修正できる。例えば、図１Ｆは、ＬＩＤＡＲチップに配置されるが、ＬＩＤＡＲチップの端部に配置される増幅器を有するように修正される図１ＤのＬＩＤＡＲシステムを示す。ＬＩＤＡＲチップがＬＩＤＡＲチップの端部に配置される場合、ＬＩＤＡＲチップは、増幅器の側面を取り囲まず、及び／又は、ＬＩＤＡＲチップの側面は、ＬＩＤＡＲチップによって覆われない。

【0049】

図１ＦのＬＩＤＡＲシステムでは、第１光リンク５４は、光源４から予備出射ＬＩＤＡＲ信号を受信する。第１光リンク５４は、予備出射ＬＩＤＡＲ信号をLIDRチップの増幅器８に搬送する。増幅導波路１０は、第１光リンク５４から予備出射ＬＩＤＡＲ信号を受信し、また、予備出射ＬＩＤＡＲ信号からの光を誘導する。電子回路部３２は、第２ファセット５３を通ってユーティリティ導波路１２によって受信される増幅予備出射ＬＩＤＡＲ信号を、増幅器８が出力するように、増幅器８を操作する。ユーティリティ導波路１２によって受信される増幅予備出射ＬＩＤＡＲ信号は、ユーティリティ導波路１２によって誘導される出射ＬＩＤＡＲ信号として機能できる。ファイバブロックのような位置合わせ機構５８は、光リンク６０と増幅導波路１０との間の位置合わせを提供できる。

【0050】

いくつかの例では、図１Ｂ、又は、図１Ｃに従って構築されるＬＩＤＡＲチップを、ＬＩＤＡＲアダプタと共に用いる。いくつかの例では、第１ＬＩＤＡＲ入力信号、及び／又は、ＬＩＤＡＲ出力信号がＬＩＤＡＲチップから視野に進む光学的経路がＬＩＤＡＲアダプタを通過するという点で、ＬＩＤＡＲチップ、及び、１つ以上の反射物体、及び／又は、視野の間に、物理的で、ＬＩＤＡＲアダプタを、物理的に、光学的に、位置決めできる。さらに、第１ＬＩＤＡＲ入力信号、及び、ＬＩＤＡＲ出力信号が、ＬＩＤＡＲアダプタとＬＩＤＡＲチップとの間では、異なる光学的経路を進むが、ＬＩＤＡＲアダプタと視野の反射物体との間では、同じ光学的経路を進むように、第１ＬＩＤＡＲ入力信号、及び、ＬＩＤＡＲ出力信号に影響を及ぼすように、ＬＩＤＡＲアダプタを、構成できる。

【0051】

図１ＢのＬＩＤＡＲチップとの使用に好適なＬＩＤＡＲアダプタの例を、図２に示す。ＬＩＤＡＲアダプタは、ベースに配置される複数のコンポーネントを有している。例えば、ＬＩＤＡＲアダプタは、ベース１０２上に配置されるサーキュレータ１００を有している。図示される光サーキュレータ１００は、３つのポートを有し、また、１つのポートに入る光が次のポートから出るように構成されている。例えば、図示の光サーキュレータは、第１ポート１０４、第２ポート０６、及び、第３ポート１０８を有している。ＬＩＤＡＲ出力信号は、ＬＩＤＡＲチップのユーティリティ導波路１２から第１ポート１０４に入り、また、第２ポート１０６から出て行く。

【0052】

第２ポート１０６からのＬＩＤＡＲ出力信号の出力も、ＬＩＤＡＲアダプタから、したがってＬＩＤＡＲシステムからのＬＩＤＡＲ出力信号の出力として機能するように、ＬＩＤＡＲアダプタを、構成できる。その結果、ＬＩＤＡＲ出力信号が視野のサンプル領域に向かって進んでいくように、ＬＩＤＡＲアダプタから、ＬＩＤＡＲ出力信号を出力できる。したがって、いくつかの例では、ＬＩＤＡＲアダプタから退出したＬＩＤＡＲ出力信号の一部も、システム出力信号とみなすことができる。一例として、ＬＩＤＡＲアダプタからのＬＩＤＡＲ出力信号の出口が、ＬＩＤＡＲシステムからのＬＩＤＡＲ出力信号の出口でもある場合、ＬＩＤＡＲ出力信号を、また、システム出力信号とみなすことができる。

【0053】

ＬＩＤＡＲアダプタから出力されるＬＩＤＡＲ出力信号は、ＬＩＤＡＲチップから受信されるＬＩＤＡＲ出力信号からの光から構成されるか、又は、本質的に構成される。したがって、ＬＩＤＡＲアダプタから出力されるＬＩＤＡＲ出力信号は、ＬＩＤＡＲチップから受信されるＬＩＤＡＲ出力信号と同じ、又は、実質的に同じであってもよい。しかしながら、ＬＩＤＡＲアダプタから出力されるＬＩＤＡＲ出力信号とＬＩＤＡＲチップから受信されるＬＩＤＡＲ出力信号との間に差異があってもよい。例えば、ＬＩＤＡＲ出力信号は、ＬＩＤＡＲアダプタ、及び／又は、ＬＩＤＡＲアダプタを通って進む際に、光損失を経験でき、及び／又は、ＬＩＤＡＲアダプタは、ＬＩＤＡＲアダプタを通って進む際に、ＬＩＤＡＲ出力信号を増幅するように構成される増幅器を、選択的に、有することができる。

【0054】

サンプル領域の１つ以上の物体がＬＩＤＡＲ出力信号を反射するとき、反射光の少なくとも一部は、システム戻り信号としてサーキュレータ１００に戻って来る。システム戻り信号は、第２ポート１０６を通ってサーキュレータ１００に入る。図2は、同じ光学的経路に沿って、ＬＩＤＡＲアダプタとサンプル領域との間を進むＬＩＤＡＲ出力信号、及び、システム戻り信号を示す。

【0055】

システム戻り信号は、第３ポート１０８を通ってサーキュレータ１００を出て、そして、ＬＩＤＡＲチップ上の比較導波路１８に方向付けられる。したがって、システム戻り信号の全部、又は、一部は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号として機能でき、また、第１ＬＩＤＡＲ入力信号は、システム戻り信号由来の光を有する、又は、構成する。したがって、ＬＩＤＡＲ出力信号、及び、第１ＬＩＤＡＲ入力信号は、ＬＩＤＡＲアダプタとＬＩＤＡＲチップとの間で、異なる光学的経路に沿って進行する。

【0056】

図２から明らかなように、ＬＩＤＡＲアダプタは、サーキュレータ１００に加えて光学的コンポーネントを有することができる。例えば、ＬＩＤＡＲアダプタは、ＬＩＤＡＲ出力信号、及び、システム戻り信号の光学的経路を方向付け、及び、制御するコンポーネントを有することができる。一例として、図２のアダプタは、ＬＩＤＡＲ出力信号がサーキュレータ１００に入る前に、ＬＩＤＡＲ出力信号を受信し、そして、増幅するように配置される選択的な増幅器１１０を有している。電子回路部３２がＬＩＤＡＲ出力信号の電力を制御できるように、電子回路部３２は、増幅器１１０を操作できる。

【0057】

図２は、また、選択的な第１レンズ１１２、及び、選択的な第２レンズ１１４を有するＬＩＤＡＲアダプタを示している。ＬＩＤＡＲ出力信号を所望の位置に結合するように、第１レンズ１１２を構成できる。場合によっては、所望の位置でＬＩＤＡＲ出力信号を焦点、又は、コリメートするように、第１レンズ１１２を構成する。一例では、ＬＩＤＡＲアダプタが増幅器１１０を有さない場合、第１ポート１０４にＬＩＤＡＲ出力信号を結合するように、第１レンズ１１２を構成する。別の例として、ＬＩＤＡＲアダプタが増幅器１１０を有する場合、増幅器１１０への入口ポートにＬＩＤＡＲ出力信号を結合するように、第１レンズ１１２を構成できる。所望の位置でＬＩＤＡＲ出力信号を結合するように、第２レンズ１１４を構成できる。場合によっては、所望の位置でＬＩＤＡＲ出力信号を焦点、又は、コリメートするように、第２レンズ１１４を構成できる。例えば、比較導波路１８のファセット３５にＬＩＤＡＲ出力信号を結合するように、第２レンズ１１４を構成できる。

【0058】

ＬＩＤＡＲアダプタは、また、ミラーなどの1つ以上の方向変更コンポーネントを有することができる。図２は、サーキュレータ１００からのシステム戻り信号を比較導波路１８のファセット２０にリダイレクトする方向転換コンポーネント１１６としてのミラーを有するＬＩＤＡＲアダプタを示す。

【0059】

ＬＩＤＡＲチップは、1つ以上の光信号の光学的経路を制約する1つ以上の導波路を有している。ＬＩＤＡＲアダプタは、導波路を有する一方、ＬＩＤＡＲアダプタのコンポーネントの間、及び／又は、ＬＩＤＡＲチップとＬＩＤＡＲアダプタのコンポーネントとの間で、システム戻り信号、及び、ＬＩＤＡＲ出力信号が進行する光学的経路は、自由空間にできる。例えば、システム戻り信号、及び／又は、ＬＩＤＡＲ出力信号は、ＬＩＤＡＲアダプタの異なるコンポーネントの間、及び／又は、ＬＩＤＡＲアダプタのコンポーネントとＬＩＤＡＲチップとの間を進行するときに、ＬＩＤＡＲチップ、ＬＩＤＡＲアダプタ、及び／又は、ベース１０２が配置される環境を通って進行できる。その結果、レンズや方向変更コンポーネントのような光学的コンポーネント用い、システム戻り信号、及び、ＬＩＤＡＲ出力信号が、ＬＩＤＡＲアダプタ上で、ＬＩＤＡＲアダプタに向かって、及び、ＬＩＤＡＲアダプタから進行する光学的経路の特性を制御できる。

【0060】

ＬＩＤＡＲアダプタのための好適なベース１０２は、これらに限定されないが、基板、プラットフォーム、及び、プレートを有する。好適な基板は、これらに限定されないが、ガラス、シリコン、及び、セラミックを含む。コンポーネントは、基板に取り付けられる分離コンポーネントにできる。ベース１０２に分離コンポーネントを取り付けるための好適な技術は、これらに限定されないが、エポキシ、ハンダ、及び、機械的クランプを含む。一例では、１つ以上のコンポーネントは、集積されたコンポーネントであり、また、残りのコンポーネントは、分離コンポーネントである。別の例では、ＬＩＤＡＲアダプタは、1つ以上の集積された増幅器を有し、また、残りのコンポーネントは、分離コンポーネントである。

【0061】

ＬＩＤＡＲシステムを、偏光を補償するように構成できる。レーザ光源からの光は、典型的には、直線偏光であり、それゆえ、ＬＩＤＡＲ出力信号も、典型的には、直線偏光である。物体からの反射は、戻り光の偏光角を変化させるかもしれない。したがって、システム戻り信号は、異なる線形偏光状態の光を含む可能性がある。例えば、システム戻り信号の第１部分は、第１直線偏光状態の光を有する可能性があり、また、システム戻り信号の第２部分は、第２直線偏光状態の光を有する可能性がある。得られる複合信号の強度は、比較信号偏光場と基準信号偏光場との間の角度のコサインの二乗に比例する。角度が90度であれば、ＬＩＤＡＲデータは、結果として得られる複合信号において、失われる可能性がある。しかしながら、ＬＩＤＡＲシステムを修正し、ＬＩＤＡＲ出力信号の偏光状態の変化を補償できる。

【0062】

図３は、ＬＩＤＡＲアダプタが、図１ＣのＬＩＤＡＲチップとの使用に好適であるに、図3のＬＩＤＡＲシステムが修正されたものを示している。ＬＩＤＡＲアダプタは、サーキュレータ１００からシステム戻り信号を受信するビームスプリッタ１２０を有している。ビームスプリッタ１２０は、システム戻り信号を、システム戻り信号の第1部分、及び、システム戻り信号の第２部分に分割する。好適なビームスプリッタは、これらに限定されないが、ウォラストンプリズム、及び、ＭＥＭＳベースのビームスプリッタを含む。

【0063】

システム戻り信号の第１部分は、ＬＩＤＡＲチップ上の比較導波路１８に方向付けられ、また、図１Ｃに関連して説明される第１ＬＩＤＡＲ入力信号として機能する。システム戻り信号の第２部分は、偏光回転子１２２に方向付けられる。偏光回転子１２２は、ＬＩＤＡＲチップ上の第２入力導波路７６に方向付けられ。また、第２ＬＩＤＡＲ入力信号として機能する第２ＬＩＤＡＲ入力信号を出力する。

【0064】

ビームスプリッタ１２０は、偏光ビームスプリッタにできる。偏光ビームスプリッタの一例は、システム戻り信号の第１部分が、第１偏光状態を有するが、第２偏光状態を有さない、又は、実質的に有さず、及び、システム戻り信号の第２部分が、第２偏光状態を有するが、第１偏光状態を有さない、又は、実質的に有さないように、構成される。第１偏光状態、及び、第２偏光状態は、直線偏光状態にでき、また、第２偏光状態は、第１偏光状態とは異なる。例えば、第１偏光状態をＴＥに、及び、第２偏光状態をＴＭにでき、又は、第１偏光状態をＴＭに、及び、第２偏光状態をＴＥにできる。場合によっては、ＬＩＤＡＲ出力信号が第１偏光状態を有するように、レーザ光源を、直線的に偏光できる。好適なビームスプリッタは、これに限定されないが、ウォラストンプリズム、及び、ＭＥＭＳベースの偏光ビームスプリッタを含む。

【0065】

システム戻り信号の第１部分、及び／又は、システム戻り信号の第２部分の偏光状態を変化させるように、偏光回転子を構成できる。例えば、システム戻り信号の第２部分の偏光状態を、第２偏光状態から第１偏光状態に変更するように、図３に示される偏光回転子１２２を構成できるその。結果、第2のＬＩＤＡＲ入力信号は、第1の偏光状態を有するが、実質的に第2の偏光状態を有さないか、または実質的に有さない。したがって、第１ＬＩＤＡＲ入力信号、及び、第２ＬＩＤＡＲ入力信号は、それぞれ、同じ偏光状態（この例では第１偏光状態）を有する。同じ偏光状態の光を搬送しているにもかかわらず、第１ＬＩＤＡＲ入力信号、及び、第２ＬＩＤＡＲ入力信号は、偏光ビームスプリッタの使用の結果として、異なる偏光状態に関連付けられる。例えば、第１ＬＩＤＡＲ入力信号は、第１偏光状態で反射された光を搬送し、及び、第２ＬＩＤＡＲ入力信号は、第２偏光状態で反射された光を搬送する。その結果、第１ＬＩＤＡＲ入力信号は、第１偏光状態と関連付けられ、及び、第２ＬＩＤＡＲ入力信号は、第２偏光状態と関連付けられる。

【0066】

第1のＬＩＤＡＲ入力信号、及び、第2のＬＩＤＡＲは、同じ偏光状態の光を搬送するので、第１ＬＩＤＡＲ入力信号に起因する比較信号は、第２ＬＩＤＡＲ入力信号に起因する比較信号と同じ偏光角度を有する。

【0067】

好適な偏光回転子回は、これらに限定されないが、偏波保持ファイバの回転、ファラデー回転子、半波長板、ＭＥＭＳベースの偏光回転子、及び、非対称ｙ－分岐器、マッハ・ツェンダ干渉計、及び、マルチモード干渉カプラを用いる集積光学的偏光回転子を含む。

【0068】

出射ＬＩＤＡＲ信号は、直線偏光されているため、第１基準信号は、第２基準信号と同じ直線偏光状態を有することができる。また、第１基準信号、第２基準信号、比較信号、及び、第２比較信号、それぞれが、同じ偏光状態を有するように、ＬＩＤＡＲアダプタのコンポーネントを選択できる。図3の関連で開示される例では、第１比較信号、第２比較信号、第１基準信号、及び、第２基準信号は、それぞれ、第１偏光状態の光を有することができる。

【0069】

以上の構成により、第１処理コンポーネント４６で生成された第１複合信号、及び、第２処理コンポーネント４８で生成された第２複合信号は、それぞれ、同じ偏光状態の基準信号と比較信号とを複合した結果となり、また、基準信号と比較信号との間で所望のうなりを提供する。例えば、複合信号は、第１偏光状態の第１基準信号と第１比較信号とを複合した結果であり、また、第2の偏光状態の光を除外し、又は、実質的に除外し、若しくは、第２偏光状態の第１基準信号と第１比較信号とを合成した結果であり、また、第１偏光状態の光を除外し、又は、実質的に除外する。同様に、第２複合信号は、第２基準信号を有し、また、同じ偏光状態の第２比較信号は、したがって、基準信号と比較信号との間の所望のうなりを提供する。例えば、第２複合信号は、第１偏光状態の第２基準信号と第2の比較信号とを複合した結果であり、また、第２偏光状態の光を除外し、又は、実質的に除外し、若しくは、第２複合信号は、第２偏光状態の第２基準信号と第２比較信号とを複合し、また、第１偏光状態の光を除外し、又は、実質的に除外する。

【0070】

上記の構成は、サンプル領域からの複数の異なる複合信号（すなわち、第１複合信号、及び、第２複合信号）から生成される視野の単一のサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータをもたらす。いくつかの例では、サンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを決定することは、異なる複合信号（すなわち、複合信号、及び、第２複合信号）からＬＩＤＡＲデータを結合する電子回路部を含む。ＬＩＤＡＲデータを結合することは、異なる複合信号から生成されるＬＩＤＡＲデータの平均、中央値、又は、モードをとることを含むことができる。例えば、電子回路部は、第２複合信号から決定された距離を有する複合信号から決定される、ＬＩＤＡＲシステムと反射物体との間の距離を平均することができ、及び／又は、電子回路部は、第２複合信号から決定された半径速度を有する複合信号から決定される、ＬＩＤＡＲシステムと反射物体との間の半径速度を平均することができる。

【0071】

いくつかの例では、サンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを決定することは、1つ以上の複合信号（すなわち、複合信号、及び／又は、第２複合信号）を、最も現実を表すＬＩＤＡＲデータ（代表ＬＩＤＡＲデータ）のソースとして識別する電子回路部を含む。そして、電子回路部は、識別された複合信号からのＬＩＤＡＲデータを、追加の処理に使用される代表ＬＩＤＡＲデータとして利用できる。例えば、電子回路部は、代表ＬＩＤＡＲデータを有するとして、より大きな振幅を有する信号（複合信号、又は、第２複合信号）を識別でき、また、ＬＩＤＡＲシステムによるさらなる処理のために、識別された信号からのＬＩＤＡＲデータを利用できる。いくつかの例では、電子回路部は、異なるＬＩＤＡＲ信号からのＬＩＤＡＲデータを結合することに、代表ＬＩＤＡＲデータで複合信号を識別することを結合する。例えば、電子回路部は、代表的なＬＩＤＡＲデータを有するとして、振幅閾値を超える振幅で各複合信号を識別でき、そして、2つ以上の複合信号が代表ＬＩＤＡＲデータを有すると識別される場合、電子回路部は、識別された各複合信号のＬＩＤＡＲデータを結合できる。1つの複合信号が代表ＬＩＤＡＲデータを有すると識別されると、電子回路部は、その複合信号からのＬＩＤＡＲデータを代表ＬＩＤＡＲデータとして利用できる。いずれの複合信号も代表ＬＩＤＡＲデータを有すると識別されない場合、電子回路部は、それらの複合信号に関連付けられたサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを破棄できる。

【0072】

図３は、第１比較信号、第２比較信号、第１基準信号、及び、第２基準信号が、それぞれ、第１偏光状態を有するように配置されるコンポーネントに関連して説明されているが、複合信号が、同じ直線偏光状態の基準信号と比較信号とを複合した結果であり、また、第２複合信号が、同じ直線偏光状態の基準信号と比較信号とを複合した結果であるように、図3のコンポーネントの他の構成を配置できる。例えば、システム戻り信号の第２部分が第１偏光状態を有し、システム戻り信号の第１部分が第２偏光状態を有するように、ビームスプリッタ１２０を構成でき、偏光回転子は、システム戻り信号の第１部分を受信し、及び、出射ＬＩＤＡＲ信号は、第２偏光状態を有することができる。この例では、第１ＬＩＤＡＲ入力信号、及び、第２ＬＩＤＡＲ入力信号は、それぞれ、第2の偏光状態を有する。

【0073】

上記のシステム構成は、異なる複合信号に方向付けられるシステム戻り信号の第１部分、及び、システム戻り信号の第２部分をもたらす。その結果、システム戻り信号の第１部分、及び、システム戻り信号の第２部分は、それぞれ、異なる偏光状態に関連付けられるが、電子回路部は、各複合信号を処理できるので、ＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲ出力信号の反射に応じて、ＬＩＤＡＲ出力信号の偏光状態の変化を補償する。

【0074】

図３のＬＩＤＡＲアダプタは、受動光学コンポーネントを含む追加の光学コンポーネントを有することができる。例えば、ＬＩＤＡＲアダプタは、選択的な第３レンズ１２６を有することができる。所望の位置で第２ＬＩＤＡＲ出力信号を結合するように、第３レンズ１２６を構成できる。場合によっては、第３レンズ１２６は、所望の位置で第２ＬＩＤＡＲ出力信号を焦点合わせし、又は、コリメートする。例えば、第２比較導波路５０のファセット５２で第２ＬＩＤＡＲ出力信号を焦点合わせし、又は、コリメートするように、第３レンズ１２６を構成できる。ＬＩＤＡＲアダプタは、また、ミラー、及び、プリズムなどの1つ以上の方向変換コンポーネント１２４を有している。図３は、システム戻り信号の第２部分を、サーキュレータ１００から第２比較導波路５０のファセット５２、及び／又は、第３レンズ１２６にリダイレクトする方向変換コンポーネント１２４としてのミラーを有するＬＩＤＡＲアダプタを示す。

【0075】

ＬＩＤＡＲシステムが、ＬＩＤＡＲチップ、及び、ＬＩＤＡＲアダプタを有する場合、ＬＩＤＡＲチップ、電子回路部、及び、ＬＩＤＡＲアダプタは、共通マウント上に配置できる。好適な共通マウントは、これらに限定されないが、ガラス板、金属板、シリコン板、及び、セラミック板を含む。一例として、図４は、図１ＡのＬＩＤＡＲチップ、及び、電子機器３２、及び、共通支持体１４０上の図２のＬＩＤＡＲアダプタを有するＬＩＤＡＲシステムの平面図である。電子回路部３２は、共通支持体に配置されているように図示されているが、電子回路部の全部、又は、一部を、共通支持体外に配置できる。光源４をＬＩＤＡＲチップ外に配置する場合、光源を、共通支持体２４０に、又は、共通支持体１４０外に配置できる。ＬＩＤＡＲチップ、電子回路部、及び／又は、ＬＩＤＡＲアダプタを共通支持体に取り付けるための好適なアプローチは、これらに限定されないが、エポキシ、はんだ、及び、機械的クランプを含む。

【0076】

ＬＩＤＡＲシステムは、追加の受動的な、及び／又は、能動的な光学コンポーネントを有するコンポーネントを有することができる。１つ以上のコンポーネントから出るＬＩＤＡＲ出力信号の一部は、システム出力信号として機能できる。例えば、ＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲチップから、又は、ＬＩＤＡＲアダプタからＬＩＤＡＲ出力信号を受信し、及び、システム出力信号として機能するＬＩＤＡＲ出力信号の全部、又は、一部を出力する1つ以上のビーム操舵コンポーネントを有することができる。例えば、図４は、ＬＩＤＡＲアダプタからＬＩＤＡＲ出力信号を受信するビーム操舵コンポーネント１４２を示す。図４は、共通支持体１４０に配置されるビーム操舵コンポーネントを示しているが、ビームステアリング構成要素を、ＬＩＤＡＲアダプタに、ＬＩＤＡＲチップに、又は、共通支持体１４０外に、配置できる。好適なビーム操舵コンポーネントは、これらに限定されないが、可動ミラー、ＭＥＭＳミラー、及び、光フェーズドアレイ（ＯＰＡｓ）を含む。

【0077】

図５Ａから図５Ｃは、処理コンポーネント２２、第1処理コンポーネント４６、及び、第２処理コンポーネント４８からなるグループから選択された処理コンポーネントの全部、又は、一部として使用するための適切な処理コンポーネントの例を示している。処理コンポーネントは、比較導波路１９６から比較信号を、及び、基準導波路１９８から基準信号を受信する。図１Ａ、及び、図１Ｂに示す比較導波路１８、及び、基準導波路２０は、比較導波路１９６、及び、基準導波路１９８として機能でき、図１Ｃに示す比較導波路１８、及び、第１基準導波路４２は、比較導波路１９６、及び、基準導波路１９８として機能でき、又は、図１Ｃに示す第２比較導波路５０、及び、第２基準導波路４４は、比較導波路１９６、及び、基準導波路１９８として機能できる。

【0078】

処理コンポーネントは、比較導波路１９６に搬送される比較信号を、第１比較導波路２０４、及び、第２比較導波路２０６に分割する第２スプリッタ２００を有する。第１比較導波路２０４は、比較信号の第１部分を光結合コンポーネント２１１に搬送する。第２比較導波路２０８は、比較信号の第２部分を第２光結合コンポーネント２１２に搬送する。

【0079】

処理コンポーネントは、基準導波路１９６に搬送される基準信号を、第１基準導波路２０４、及び、第２基準導波路２０６に分割する第１スプリッタ２０２を有する。第１参照導波路２０４は、基準信号の第１部分を光結合コンポーネント２１１に搬送する。第２基準導波路２０８は、基準信号の第２部分を第２光結合コンポーネント２１２に搬送する。

【0080】

第２光結合コンポーネント２１２は、比較信号の第２部分、及び、基準信号の第２部分を、第２複合信号に結合する。比較信号の第２部分と基準信号の第２部分との間の周波数の差に起因して、第２複合信号は、比較信号の第２部分と基準信号の第２部分との間でうなる。

【0081】

第２光結合コンポーネント２１２は、また、結果として生じる第２複合信号を第１補助検出導波路２１４、及び、第２補助検出導波路２１６に分割する。第１補助検出導波路２１４は、第２複合信号の第１部分を、第２複合信号の第１部分を第１補助電気信号に変換する第１補助光センサ２１８に搬送する。第２補助検出導波路２１６は、第２複合信号の第２部分を、第２複合信号の第２部分を第２補助電気信号に変換する第２補助光センサ２２０に搬送する。好適な光センサの例は、ゲルマニウムフォトダイオード（ＰＤｓ）、及び、アバランチフォトダイオード（ＡＰＤｓ）を含む。

【0082】

場合によっては、第２光結合コンポーネント２１２は、第２複合信号の第１部分に含まれる比較信号の部分（すなわち、比較信号の第２部分の一部）が、第２複合信号の第２部分における比較信号の部分（すなわち、比較信号の第２部分の一部）に対して１８０°ずれた位相となるが、第２複合信号の第２部分における基準信号の部分（すなわち、基準信号の第２部分の一部）が、第２複合信号の第１部分における基準信号の部分（すなわち、基準信号の第２部分の一部）に対して位相ずれがないように、第2の複合信号を分割する。あるいは、第２光結合コンポーネント２１２は、第２複合信号の第１部分における基準信号の部分（すなわち、基準信号の第２部分の一部）が、第２複合信号の第２部分における基準信号の部分（すなわち、基準信号の第２部分の一部）に対して１８０°ずれた位相となるが、第２複合信号の第１部分における比較信号の部分（すなわち、比較信号の第２部分の一部）が、第２複合信号の第２部分における比較信号の部分（すなわち、比較信号の第２部分の一部）に対して位相ずれがないように、第２複合信号を分割する。好適な光センサの例は、ゲルマニウムフォトダイオード（ＰＤｓ）、及び、アバランチフォトダイオード（ＡＰＤｓ）を含む。

【0083】

第１光結合コンポーネン２１１は、比較信号の第１部分、及び、基準信号の第１部分を第１複合信号に結合する。比較信号の第１部分と基準信号の第１部分との間の周波数の差に起因して、第１複合信号は、比較信号の第１部分と基準信号の第１の部分との間でうなる。

【0084】

第１光結合コンポーネント２１１は、また、第１複合信号を、第１検出導波路２２１、及び、第２検出導波路２２２に分割する。第１検出導波路２２１は、第１複合信号の第１部分を、第２複合信号の第１部分を第１電気信号に変換する第１光センサ２２３に搬送する。第２検出導波路２２２は、第２複合信号の第２部分を第２電気信号に変換する第２光センサ２２４に搬送する。好適な光センサの例は、ゲルマニウムフォトダイオード（ＰＤｓ）、及び、アバランチフォトダイオード（ＡＰＤｓ）を含む。

【0085】

場合によっては、光結合コンポーネント２１１は、複合信号の第１部分に含まれる比較信号の部分（すなわち、比較信号の第１部分の一部）が、複合信号の第2の部分における比較信号の部分（すなわち、比較信号の第１部分の一部)に対して１８０°ずれた位相となるが、複合信号の第１部分における基準信号の部分（すなわち、比較信号の第１部分の一部）が、複合信号の第２部分における基準信号の部分（すなわち、基準信号の第１部分の一部）に対して位相ずれがないように、第１複合信号を分割する。あるいは、光結合コンポーネント２１１は、複合信号の第１部分における基準信号の部分（すなわち、基準信号の第１部分の一部）が、複合信号の第２部分における基準信号の部分（すなわち、基準信号の第１部分の一部)に対して１８０°ずれた位相となるが、複合信号の第１部分における比較信号の部分（すなわち、比較信号の第１部分の一部）が、複合信号の第２部分における比較信号の部分（すなわち、比較信号の第１部分の一部）に対して位相がずれないように、複合信号を分割する。

【0086】

第２光結合コンポーネント２１２が、第２複合信号の第１部分における比較信号の部分が、第２複合信号の第２部分における比較信号の部分に対して１８０°ずれた位相となるように、第２複合信号を分割するとき、光結合コンポーネント２１１も、また、複合信号の第１部分に含まれる比較信号の部分が、複合信号の第2の部分における比較信号の部分に対して１８０°ずれた位相となるように、複合信号を分割する。第２光結合コンポーネント２１２は、第２複合信号の第１部分における基準信号の部分が、第２複合信号の第２部分における基準信号の部分に対して１８０°ずれた位相となるように、第２複合信号を分割するとき、光結合コンポーネント２１１も、また、複合信号の第１部分における基準信号の部分が、複合信号の第２部分における基準信号の部分に対して１８０°ずれた位相となるように、複合信号を分割する。

【0087】

基準信号の第１部分と基準信号の第２部分との間に位相ずれを提供するように、第１基準導波路２１０、及び、第２基準導波路２０８を構成する。例えば、基準信号の第１部分と基準信号の第２部分との間に９０度の位相ずれを提供するように、第１基準導波路２１０、及び、第２基準導波路２０８を構成できる。一例として、1つの基準信号の部分は、同相コンポーネントにし、及び、他方は、直交成分コンポーネントにできる。したがって、一方の基準信号の部分は、正弦関数に、及び、他方の基準信号の部分は、余弦関数にできる。一例では、第１基準信号の部分が余弦関数であり、第２基準信号の部分が正弦関数であるように、第１基準導波路２１０、及び、第２基準導波路２０８を構築する。したがって、第２複合信号における基準信号の部分は、第１複合信号における基準信号の部分に対して位相がずれているが、第１複合信号における比較信号の部分は、第２信号における比較信号の部分に対して位相がずれていない。

【0088】

第１光センサ２２３、及び、第２光センサ２２４を、平衡検出器として接続でき、また、第１補助光センサ２１８、及び、第２補助光センサ２２０も、また、平衡検出器として接続できる。例えば、図５Ｂは、電子回路部、第１光センサ２２３、第２光センサ２２４、第１補助光センサ２１８、及び、第２補助光センサ２２０の間の関係の概略を提供する。第１光センサ２２３、第２光センサ２２４、第１補助光センサ２１８、及び、第２補助光センサ２２０を表すために、フォトダイオード用の記号を用いるが、これらのセンサのうちの1つ以上は、他の構成を有することができる。場合によっては、図５Ｂの概略図に示される全てのコンポーネントは、ＬＩＤＡＲチップに含まれる。場合によっては、図５Ｂの概略図に示されるコンポーネントを、ＬＩＤＡＲチップとＬＩＤＡＲチップ外に配置される電子回路部との間に分配する。

【0089】

電子回路部は、第１光センサ２２３、及び、第２光センサを、第１平衡検出器２２５として、並びに、第１補助光センサ２１８、及び、第２補助光センサ２２０を第２平衡検出器２２６として、接続する。特に、第１光センサ２２３と第２光センサ２２４とを直列に接続する。また、第１補助光センサ２１８と第２補助光センサ２２０とを直列に接続する。第１平衡検出器における直列接続は、第１平衡検出器からの出力を第１データ信号として搬送する第１データ線２２８と通信する。第２平衡検出器における直列接続は、第２平衡検出器からの出力を第２データ信号として搬送する第２データ線２３２と通信する。第１データ信号は、第１複合信号を電気的に表したものであり、また、第２データ信号は、第２複合信号を電気的に表したものである。したがって、第１データ信号は、第１波形、及び、第２波形からの寄与を含み、並びに、第２データ信号は、第１波形、及び、第2の波形の複合である。第１データ信号における第１波形の一部は、第１データ信号における第１波形の部分に対して位相がずれているが、第１データ信号における第２波形の一部は、第１データ信号における第２波形の部分に対して同相である。例えば、第2のデータ信号は、第１データ信号に含まれる基準信号の異なる部分に対して位相がずれた基準信号の一部を有している。加えて、第２データ信号は、第１データ信号に含まれる比較信号の異なる部分と同相の比較信号の一部を有している。第1のデータ信号および第2のデータ信号は、比較信号と基準信号との間のうなり、すなわち、第１複合信号における、及び、第２複合信号におけるうなり、の結果としてうなる。

【0090】

電子回路部３２は、第１データ信号、及び、第２データ信号に数学的変換を実行するように構成される変換機構２３８を有している。例えば、数学的変換は、第１データ信号、及び、第２データ信号を入力とする複素フーリエ変換にできる。第１データ信号は、同相成分であり、また、第２データ信号は、その直交成分であるため、第１データ信号、及び、第２データ信号は、共に、第１データ信号が入力の実数成分であり、また、第２データ信号が入力の虚数成分である複素データ信号として作用する。

【0091】

変換機構２３８は、第１データ線２２８から第１データ信号を受信する第１アナログ－デジタル変換コンバータ（ＡＤＣ）２６４を有する。第１アナログ－デジタル変換コンバータ（ＡＤＣ）は、第１データ信号を、アナログ形式からデジタル形式に変換し、第１デジタルデータ信号を出力する。変換機構２３８は、第２データ線２３２から第２データ信号を受信する第２アナログ－デジタル変換コンバータ（ＡＤＣ）２６６を有している。第２アナログ－デジタル変換コンバータ（ＡＤＣ）２２６は、第２データ信号をアナログ形式からデジタル形式に変換し、第２デジタルデータ信号を出力する。第１デジタルデータ信号は、第１データ信号をデジタルで表したものであり、また、第２デジタルデータ信号は、第２データ信号をデジタルで表したものである。したがって、第１デジタルデータ信号、及び、第２デジタルデータ信号は、第１デジタルデータ信号が複素信号の実数成分として作用し、及び、第２デジタルデータ信号が複素データ信号の虚数成分として作用する複素信号として、共に、作用する。

【0092】

変換機構２３８は、複素データ信号を受信する変換コンポーネント２６８を有している。例えば、変換コンポーネント２６８は、第１アナログ－デジタル変換コンバータ（ＡＤＣ）２６４から、第１デジタルデータ信号を入力として受信し、また、第１アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）２６６からも、第２デジタルデータ信号を入力として受信する。時間領域から周波数領域に変換するように、複素信号に対して数学的変換を実行するように、変換コンポーネント２６８を構成できる。数学的変換は、複素高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のような複素変換にできる。複素高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のような複素変換は、反射物体とＬＩＤＡＲチップとの間の半径速度によって引き起こされる、ＬＩＤＡＲ出力信号に対するＬＩＤＡＲ入力信号の周波数のずれのための明確な解決策を提供する。電子回路部は、ＬＩＤＡＲデータ（反射物体とＬＩＤＡＲチップ、又は、ＬＩＤＡＲシステムとの間の距離、及び／又は、半径速度)を生成するさらなる処理のために、変換コンポーネント２６８から出力された1つ以上の周波数ピークを利用する。変換コンポーネント２６８は、ファームウェア、ハードウェア、又は、ソフトウェア、若しくは、それらの組み合わせを使用して、属性付き関数を実行できる。

【0093】

図５Ｃは、システム出力信号の周波数、時間、周期、及び、データ期間との間の関係の一例を示す。システム出力信号のベース周波数（ｆ0）は、周期開始時のシステム出力信号の周波数にできる。

【0094】

図５Ｃは、周期ｊ、及び、周期ｊ＋１でラベル付けられた２つの周期のシーケンスに関する周波数対時間を示す。いくつかの例では、周波数対時間パターンは、図５Ｃに示されるような各周期において、繰り返される。図示される周期は、再配置期間を有しておらず、及び／又は、再配置期間は、周期間に配置されない。結果として、図５Ｃは、連続スキャンの結果を示している。

【0095】

複数の周期の各周期は、それぞれが期間インデックスｋに関連付けられ、また、ＤＰｋでラベル付けされるＫのデータ期間を有している。図５Ｃの例では、各周期は、ｋ＝１、２、及び、３のＤＰｋでラベル付けられた３つのデータ期間を有している。場合によっては、図５Ｃに示されるように、周波数対時間パターンは、異なる周期で互いに対応するデータ期間に関して同じである。対応するデータ期間は、同じ期間インデックスを有するデータ期間である。その結果、データ期間ＤＰ１のそれぞれを、対応するデータ期間とみなすことができ、また、関連する周波数対時間パターンは、図５Ｃにおいて同じである。周期の終わりでは、電子回路部は、周波数を、前の周期を開始したのと同じ周波数レベルに戻す。

【0096】

データ期間ＤＰ１、及び、データ期間ＤＰ２の間、電子回路部は、システム出力信号の周波数が、線形変化率αで変化するように、光源を操作する。データ期間ＤＰ１における周波数変化の方向は、データ期間ＤＰ２における周波数変化の方向とは逆である。

【0097】

複素フーリエ変換から出力される周波数は、それぞれが基準信号に対してうなっている比較信号を有する複素信号のうなり周波数を表す。２つ以上の異なるデータ期間からのうなり周波数（ｆＬＤＰ）を結合し、ＬＩＤＡＲデータを生成できる。例えば、図５ＣのＤＰ１から決定されるうなり周波数を、図５ＣのＤＰ２2から決定されるうなり周波数と結合し、ＬＩＤＡＲデータを決定できる。一例として、電子回路部が、図５Ｃのデータ期間ＤＰ１に見られるような、データ期間中に出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を増加させるデータ期間中に、以下の式が適用される。ｆｕｂ＝－ｆｄ＋ατ、ここで、ｆｕｂは、変換コンポーネント２６８によって提供される周波（ここでは、ＤＰ１から決定されるｆＬＤＰ)であり、ｆｄは、ドップラーシフト（ｆｄ＝２νｆｃ／ｃ）を表し、ここで、ｆｃは光周波数（ｆ０）を表し、ｃは光の速度を表し、νは反射物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の半径速度を表し、vは反射物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の半径速度であり、ここで、反射物体からＬＩＤＡＲシステムに向かう方向を、正の方向と仮定し、及び、ｃは光の速度である。電子回路部が、図５Ｃの周期ｊのデータ期間ＤＰ２に見られるような、データ期間中に出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を減少させるデータ期間中に、以下の式が適用される。ｆｄｂ＝－ｆｄ－ατ、ここで、ｆｄｂは、変換コンポーネント２６８によって提供される周波（ここでは、ＤＰ２から決定されるｆｉ．ＬＤＰ)である。これらの2つの式において、ｆｄ、及び、τは未知数である。電子回路部は、２つの未知数ｆｄ、及び、τに関するこれら2つの方程式を解く。そして、サンプル領域に関する半径速度を、ドップラシフト（ν＝ｃ×ｆｄ／（２ｆｃ））から、定量でき、及び／又は、サンプル領域に関する分離距離を、ｃ×ｆｄ／２から、定量できる。

【0098】

いくつかの例では、1つ以上の物体がサンプル領域に存在する。異なる物体は、物理的に別個の物体である必要はなく、また、同じ物体の異なる表面にできる。1つ以上の物体がサンプル領域内に存在する場合、変換は、1つ以上の周波数を出力し、各周波数を、異なる物体に関連付ける可能性がある。同じ周期の異なるデータ期間において同じ物体から生じる周波数を、対応する周波数対とみなすことができる。ＬＩＤＡＲデータを、変換によって出力される対応する周波数対ごとに生成できる。結果として、サンプル領域の物体の各物体に関して、異なるＬＩＤＡＲデータを生成できる。

【0099】

図５ＣのＤＰ 3でラベル付けられるデータ期間は、同じ対応する周波数対に属する周波数を合わすことを可能にする。例えば、周期２のＤＰ１のフィードバック期間の間、及び、周期２のＤＰ２のフィードバック期間の間も、1つ以上の周波数対を合わすことができる。これらの状況では、どのＤＰ２からの周波数ピークが、どのＤＰ１からの周波数ピークに対応するのかが、明確でないことがある。その結果、サンプル領域の物体に関するＬＩＤＡＲデータを生成するために、どの周波数を、一緒に用いる必要があるのかが、明確でないことがある。その結果、対応する周波数を特定する必要があることがある。対応する周波数が、サンプル領域内の同じ反射物体からの周波数であるように、対応する周波数の識別を、実行できる。ＤＰ３でラベル付けられたデータ期間を用いて、対応する周波数を見つけることができる。ＬＩＤＡＲデータを、対応する周波数の対ごとに生成でき、また、サンプル領域の異なる反射物体に関するＬＩＤＡＲデータとして、みなし、及び／又は、処理できる。

【0100】

対応する周波数の特定の例は、図５Ｃに示すように、周期が3つのデータ期間（ＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３）を有するＬＩＤＡＲシステムを使用する。システム出力信号によって照射されるサンプル領域に２つの物体が存在する場合、変換コンポーネント２６８は、ＤＰ１の間にｆｕｂ：ｆｕ１、及び、ｆｕ２に関する2つの異なる周波数を出力し、また、ＤＰ２の間にｆｄｂ：ｆｄ１、及び、ｆｄ２に関する他の2つの異なる周波数を出力する。この場合、可能性のある周波数対は、（ｆｄ１、ｆｕ１）；（ｆｄ１、ｆｕ２）；（ｆｄ２、ｆｕ１）；及び、（ｆｄ２、ｆｄｕ２）である。ｆｄ、及び、τの値を、可能性のある周波数対のそれぞれに関して、計算できる。ｆｄ、及び、τの値の各対を、ｆ３＝－ｆｄ＋α３τ０に代入し、可能性のある各周波数対に関する理論的なｆ３を生成できる。α３の値は、ＤＰ１、及び、ＤＰ２で用いられるαの値とは異なる。図５Ｄでは、α３の値はゼロである。この場合、変換コンポーネント２６８は、また、それぞれが、サンプル領域内の１つの物体に関連付けられるｆ３に関する2つの値を出力する。実際のｆ３値のそれぞれに最も近い理論的なｆ３値を有する周波数ペアを、対応する対とみなす。上述したように、ＬＩＤＡＲデータを、対応する対のそれぞれに関して生成でき、また、サンプル領域の異なる1つの反射物体に関するものとして、みなし、及び／又は、処理する。対応する周波数の各対を、上述の式で利用し、ＬＩＤＡＲデータを生成できる。生成されたＬＩＤＡＲデータは、サンプル領域内の１つの物体に関するものであろう。その結果、サンプル領域に関して、複数の異なるＬＩＤＡＲデータ値を生成でき、異なるＬＩＤＡＲデータ値の各々が、サンプル領域の異なる１つの物体に対応する。

【0101】

図５Ｃは、基準信号の一部を比較信号の一部と結合する光結合コンポーネントを示しているが、処理コンポーネントは、基準信号を比較信号と結合し、複合信号を形成する単一の光結合コンポーネントを有することができる。その結果、基準信号の少なくとも一部、及び、比較信号の少なくとも一部を、合成し、合成信号を形成できる。基準信号の結合部分は、参照信号全体、又は、参照信号の一部にでき、また、比較信号の結合部分は、比較信号全体、又は、比較信号の一部にできる。

【0102】

基準信号、及び、比較信号を合成し、複合信号を形成する処理コンポーネントの一例として、図５Ｄは、単一の光結合コンポーネントを有するように修正された図５Ｃの処理コンポーネントを示す。比較導波路１９６は、比較信号を第１光結合コンポーネント２１１に、直接的に、搬送し、また、基準導波路１９８は、基準信号を第１光結合コンポーネント２１１に、直接的に、搬送する。

【0103】

第１光結合コンポーネン２１１は、比較信号の第１部分、及び、基準信号の第１部分を第１複合信号に結合する。比較信号の第１部分と基準信号の第１部分との間の周波数の差に起因して、第１複合信号は、比較信号の第１部分と基準信号の第１の部分との間でうなる。第１光結合コンポーネント２１１は、また、第１複合信号を、第１検出導波路２２１、及び、第２検出導波路２２２に分割する。第１検出導波路２２１は、第１複合信号の第１部分を、第２複合信号の第１部分を第１電気信号に変換する第１光センサ２２３に搬送する。第２検出導波路２２２は、第２複合信号の第２部分を第２電気信号に変換する第２光センサ２２４に搬送する。

【0104】

図５Ｅは、電子回路部、第１光センサ２２３、及び、第２光センサ２２４の間の関係の概略を提供する。第１光センサ２２３、及び、第２光センサ２２４を表すために、フォトダイオード用の記号を用いるが、これらのセンサのうちの1つ以上は、他の構成を有することができる。場合によっては、図５Ｅの概略図に示される全てのコンポーネントは、ＬＩＤＡＲチップに含まれる。場合によっては、図５Ｅの概略図に示されるコンポーネントを、ＬＩＤＡＲチップとＬＩＤＡＲチップ外に配置される電子回路部との間に分配する。

【0105】

電子回路部は、第１光センサ２２３、及び、第２光センサを、第１平衡検出器２２５として、接続する。特に、第１光センサ２２３と第２光センサ２２４とを直列に接続する。第１平衡検出器における直列接続は、第１平衡検出器からの出力を第１データ信号として搬送する第１データ線２２８と通信する。第１データ信号は、第１複合信号を電気的に表したものである。

【0106】

電子回路部３２は、第１データ信号に数学的変換を実行するように構成される変換機構２３８を有している。数学的変換は、第１データ信号を入力とする実フーリエ変換にできる。電子回路部は、上述のような変換から出力された周波数を用いて、ＬＩＤＡＲデータを抽出できる。

【0107】

図５Ａから図５Ｅに関連して開示される各平衡検出器を、単一の光センサに置き換えできる。結果として、処理コンポーネントは、複合信号の受信部分が、複合信号の全体、又は、複合信号の一部である可能性がある複合信号の少なくとも一部を、それぞれが、受信する１つ以上の光センサを有することができる。

【0108】

図５Ｃに関連して議論されるように、電子回路部３２は、システム出力信号の周波数を調整する。この周波数チャープを生成する1つの方法は、電子回路部によって光源に印加される電流を変調することである。ＬＩＤＡＲシステムの光源として利用できる半導体レーザでは、電流変調は、強い非線形搬送／光子結合を介する周波数変調をもたらす。しかしながら、この効果は、周波数変調とともに強度変調も生成する。この強度変調は、周波数変動を線形にしたとしても、非線形にできる。その結果、システム出力信号の周波数を同調させることによって、システム出力信号の振幅を変化できる。

【0109】

システム出力信号の振幅の変化は、複合信号の振幅における変動を引き起こす。合成信号の振幅におけるこれらの変動が、変換コンポーネント２６８によって実行される数学的変換に、正しいＬＩＤＡＲデータを提供する1つ以上の周波数に加えて、周波数を出力させる。どの周波数が正しい周波数であるのかを識別することは難しいため、複合信号の振幅における変動は、電子回路部によって定量化されるＬＩＤＡＲデータの信頼性を低下させる可能性がある。その結果、システム出力信号の振幅における変動は、ＬＩＤＡＲデータ結果の信頼性を低下させる可能性がある。

【0110】

前述のＬＩＤＡＲシステムは、それぞれ、増幅器８を有している。電子回路部は、増幅器８を操作できる。増幅器８は、振幅増幅器であり得る。したがって、図１Ａから図１Ｄ、及び、図１ＦのＬＩＤＡＲシステムでは、電子回路部は、増幅器を操作し、出射ＬＩＤＡＲ信号のパワーを増加できる。その結果、増幅器は、ＬＩＤＡＲ出力信号、及び、システム出力信号のパワーを増加できる。図１ＥのＬＩＤＡＲシステムでは、電子回路部は、増幅器を操作し、増幅ＬＩＤＡＲ出力信号、したがって、システム出力信号のパワーを増加できる。ＬＩＤＡＲシステムが増幅器チップに複数の増幅器（図示せず）を有する場合、電子回路部は、増幅器を、独立して、操作できる。あるいは、電子回路部は、増幅器を、同時に、操作できる。増幅器の同時操作の一例として、電子回路部は、直列、又は、並列に接続される増幅器を操作する。

【0111】

電子回路部は、飽和モードで、増幅器を操作できる。飽和モードで増幅器を操作することによって、システム出力信号の周波数のチャープに応じて、システム出力信号の振幅に生じる変動を、低減、又は、排除できる。前述の各増幅器８は、プリアンプ信号を受信し、及び、増幅光信号を出力する。図１Ａから図１Ｄ、及び、図１ＦのＬＩＤＡＲシステムでは、予備出射ＬＩＤＡＲ信号は、プリアンプ信号として機能する。図１ＥのＬＩＤＡＲシステムでは、ＬＩＤＡＲ出力信号は、プリアンプ信号として機能する。図１Ａから図１Ｄ、及び、図１ＦのＬＩＤＡＲシステムでは、出射ＬＩＤＡＲ信号は、増幅光信号として機能する。図１ＤのＬＩＤＡＲシステムでは、増幅予備出射ＬＩＤＡＲ信号は、増幅光信号として機能する。図１ＥのＬＩＤＡＲシステムでは、増幅ＬＩＤＡＲ出力信号は、増幅光信号として機能する。

【0112】

図６Ａは、ＬＩＤＡＲシステムでの使用に好適な光増幅器の性能を示すグラフの一例である。グラフは、増幅器への入力パワーの関数としての増幅器の出力パワーを示す曲線を有している。曲線は、線形領域、及び、非線形領域を有している。線形領域では、ゲイン（Ｇ＝Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎ）は、一定、又は、実質的に一定である。非線形領域では、ゲインのレベルは、降下し始める。

【0113】

図６Ｂは、図６Ａの線形領域における一定のゲインレベルが容易に明らかであるグラフである。図６Ｂのグラフは、好適な増幅器によって提供される増幅器ゲインを、増幅光信号（Ｐｏｕｔ）のパワーの関数として、示す。図６Ｂの曲線は、線形（不飽和）領域、及び、飽和領域を有している。飽和領域は、線形モードで達成できる最大ゲインレベルに対して、ゲインレベルが3ｄＢ低下したときに、開始する。増幅光信号（Ｐｏｕｔ）のために達成できる最大パワーは、一般的に、飽和パワー（Ｐｓａｔ）より、約３ｄＢ高い。線形領域で操作している間に達成できるピークパワーは、一般的に、飽和パワー（Ｐｓａｔ）よりも、３ｄＢ、又は、約３ｄＢ低い。

【0114】

線形モードで、及び、増幅器を通る一定レベルの電流で、増幅器を操作するとき、ゲインレベルは、プリアンプ信号パワーの変化に応じて、一定、又は、実質的に一定を維持する。その結果、プリアンプ信号の振幅の変化は、増幅光信号の中で明らかである。対照的に、飽和モードで、増幅器を操作する場合、線形モードで達成できる最大ゲインレベルに対して、少なくとも３ｄＢ減少する。その結果、増幅光信号の振幅の変動は、線形モードで操作している増幅器に現れるだろう変動に対して、低くなる。また、増幅器を飽和モードで操作する場合、プリアンプ信号の振幅の変動に応じた増幅光信号の振幅の変動を、低減し、及び、除去、又は、実質的に除去できる。例えば、２８％以上のプリアンプ信号の振幅の増加が、増幅光信号の振幅の１４％未満の増加をもたらし、又は、２２％以上のプリアンプ信号の振幅の増加が、増幅光信号の振幅の１２％未満の増加をもたらし、又は、２７％以上のプリアンプ信号の振幅の増加が、増幅光信号の振幅の１１％未満の増加をもたらす飽和モードの位置で、増幅器を、操作できる。

【0115】

増幅光信号の振幅は、プリアンプ信号の振幅の変化に応じて、実質的に変化しない一方、増幅光信号の周波数は、プリアンプ信号の周波数の変化に応じて、変化する。その結果、電子回路部は、増幅光信号の振幅を実質的に変化させることなく、増幅光信号の周波数を調整できる。増幅器は、システム出力信号になる光、及び／又は、ＬＩＤＡＲ出力信号になる光を受信するので、電子回路部は、光源を操作し、システム出力信号、及び／又は、ＬＩＤＡＲ出力信号の振幅を実質的に変化させることなく、システム出力信号、及び／又は、ＬＩＤＡＲ出力信号の周波数を調整できる。

【0116】

図１Ａから図１Ｄ、及び、図１ＦのＬＩＤＡＲシステムでは、増幅光信号は、出射ＬＩＤＡＲ信号として機能する。出射ＬＩＤＡＲ信号からの光は、基準信号、システム出力信号、及び、比較信号に含まれる。電子回路部は、出射ＬＩＤＡＲ信号の振幅を実質的に変化させることなく、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を調整できるので、電子回路部は、基準信号の振幅を実質的に変化させることなく、基準信号の周波数を調整することができ、電子回路部は、システム出力信号の振幅を実質的に変化させることなく、システム出力信号の周波数を調整でき、及び、電子回路部は、比較信号の振幅を実質的に変化させることなく、比較信号の周波数を調整できる。複合信号は、基準信号、及び、比較信号からの寄与を含むので、図５Ｃに示されるようなＬＩＤＡＲ出力信号の周波数の変化は、合成信号の振幅に対して、実質的に、変化しない。複合信号の振幅は、システム出力信号の周波数の変化に応じて、実質的に、変化しないので、変換成分からの偽周波数の出力が、低減、又は、除去される。その結果、飽和状態の増幅器を操作することで、ＬＩＤＡＲデータの信頼性を改善できる。

【0117】

図１ＥのＬＩＤＡＲシステムでは、増幅光信号は、システム出力信号として機能できる。その結果、電子回路部は、システム出力信号の振幅を、実質的に、変化させることなく、システム出力信号の周波数を調整できる。システム出力信号からの光は、比較信号に含まれる。電子回路部は、システム出力信号の振幅を、実質的に、変化させることなく、システム出力信号の周波数を調整できるので、電子回路部は、比較信号の振幅を、実質的に、変化させることなく、比較信号の周波数を調整できる。一方、システム出力信号からの光は、基準信号に含まれない。例えば、参照信号の光は、増幅器を通過しない。その結果、基準信号は、システム出力信号の周波数の調整に起因する振幅の変化を含むことができる。したがって、図１ＥのＬＩＤＡＲシステムで生成される複合信号は、システム出力信号の周波数の調整に起因する振幅の何らかの変化を示すかもしれない。

【0118】

光増幅器では、増幅光信号パワーは、増幅器を通る電流、及び、増幅器へのプリアンプ信号パワーの両方の関数にできる。例えば、増幅器を通る電流を増加することにより、増幅光信号パワーを増加でき、及び、プリアンプ信号パワーを増加することにより、増幅光信号パワーを増加できる。したがって、飽和モードでの増幅器の操作によって、結果的に、増幅器を通過する電流、及び、プリアンプ信号パワーを選択し、所望の飽和レベルを達成できる。

【0119】

増幅器を飽和モードで操作するとき、増幅器を通るプリアンプ信号の振幅の変動の経過は、低減され、除去され、又は、実質的に除去される。その結果、増幅器は、増幅器によって見られる第１振幅に、増幅光信号の振幅を、効果的に、固定する。増幅光信号を動作振幅で出力するように、増幅器を、任意で、設定できる．例えば、電子回路部は、増幅器を通る動作電流レベルを通過させることができる。そして、動作振幅を有する光信号は、増幅器を通過できる。次に、増幅器を、動作電流で、操作できる。出射ＬＩＤＡＲ信号、又は、システム出力信号が、（図５Ｃでラベル付けられている）周波数ｆ０を有するとき、好適な動作振幅の例は、出射ＬＩＤＡＲ信号、又は、システム出力信号の振幅にできる。

【0120】

ＬＩＤＡＲチップのための適切なプラットフォームは、これに限定されないが、シリカ、リン化インジウム、及び、シリコン・オン・インシュレータウェハを含む。図６は、シリコン・オン・インシュレータウェハから構成されるチップの一部の断面である。ＳＯＩ (Ｓｉｌｉｃｏｎ－Ｏｎ－Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ) ウエハは、基板３１２と光透過媒体３１４との間に埋め込み層３１０を有している。シリコン・オン・インシュレータウェハにおいて、埋め込み層３１０は、シリカである一方、基板３１２、及び、光透過媒体３１４は、シリコンである。ＳＯＩウエハのような光学的プラットフォームの基板３１ウエハＬＩＤＡＲチップ全体のベースとして機能できる。例えば、図１Ａから図１ＣのＬＩＤＡＲチップに示される光学的コンポーネントを、基板３１２の上面、及び／又は、側面接して、又は、その上に配置できる。

【0121】

図７は、シリコン・オン・インシュレータウェハから構成されるＬＩＤＡＲチップでの使用に好適な導波管構造を含むＬＩＤＡＲチップの一部分の断面図である。光伝送媒体のリッジ３１６は、光伝送媒体のスラブ領域３１８から離れて延びている。光信号を、リッジ３１６の頂点と埋め込み酸化物層３１０との間に拘束する。

【0122】

図７に、リッジ導波路の寸法をラベル付けする。例えば、リッジは、ｗでラベル付けられる幅、及び、ｈでラベル付けられる高さを有している。スラブ領域の厚さを、Ｔでラベル付ける。ＬＩＤＡＲアプリケーションでは、これらの寸法は、他のアプリケーションで用いられるよりも、より高いレベルの光パワーを使用する必要があるため、他の寸法よりも、より重要であり得る。（ｗでラベル付けられる）リッジ幅は、１μｍよりも大きく、４μｍよりも小さく、（ｈでラベル付けられる）リッジ高さは、１μｍよりも大きく、４μｍよりも小さく、スラブ領域厚さは、０．５μｍより大きく、３μｍよりも小さい。これらの寸法は、導波路の直線の、又は、実質的に直線の部分、導波路の湾曲部分、及び、導波路のテーパ部分に適用できる。したがって、導波管のこれらの部分は、シングルモードとなるだろう。しかしながら、場合によっては、これらの寸法は、導波路の直線の、又は、実質的に直線の部分に適用する。加えて、又は、代替的に、導波路の湾曲部分は、導波路の湾曲部分における光損失を低減するために、薄くされたスラブ厚さを有することができる。例えば、導波管の湾曲部分は、０．０μｍ以上、０．５μｍより小さい厚さのスラブ領域から離れて延びるリッジを有することができる。上記の寸法は、一般的に、シングルモード構造を有する導波路の直線なお、又は、実質的に直線の部分を提供する一方、それらは、マルチモードであるテーパ部分、及び／又は、湾曲部分という結果をもたらすことができる。実質的に高次モードを励起しないテーパを用いて、マルチモードの幾何学的形状の間でのシングルモードの幾何学的形状への結合を、行うことができる。したがって、導波路で搬送される信号が、マルチモード寸法を有する導波路部分で搬送される場合であっても、シングルモードで搬送されるように、導波路を構成できる。図６に関連して開示される導波路構造は、図１Ａから図１Ｄにしたがって構築されるＬＩＤＡＲチップの導波路の全部、又は、一部に適している。

【0123】

1つ以上の増幅器８を、ＬＩＤＡＲチップのプラットフォームに、統合できる。例えば、１つ以上の増幅器８を、シリコン・オン・インシュレータウェハに構築されるＬＩＤＡＲチップに、統合できる。シリコン・オン・インシュレータウェハに集積できる増幅器構造の例を、全体に組み込まれる、米国特許出願番号第１３／３１７，３４０号、出願日２０１１年１０月１４日、発明の名称「光学装置にレーザ、及び、増幅器機能を提供するゲイン媒体」に、見つけることができる。

【0124】

いくつかの例では、1つ以上の増幅器８は、ＬＩＤＡＲチップとは別であり、及び、ＬＩＤＡＲチップに取り付けられるチップに含められる。1つ以上の増幅器を含むチップをＬＩＤＡＲチップに取り付ける好適な方法は、これに限定されないが、フリップ・チップ・ボンディングを含む。

【0125】

図８Ａは、ＬＩＤＡＲチップを増幅チップに光学的に結合するためのインターフェイスを有するＬＩＤＡＲチップの一部の斜視図である。ＬＩＤＡＲチップの図示される部分は、補助装置を受け入れるようにサイズ決めされる停止凹部３３０を有している。停止凹部３３０は、光伝送媒体314を通って、及び、ＬＩＤＡＲチップのベースの中に延在する。図示されるバージョンでは、停止凹部３３０は、光透過媒体３１４、埋め込み層３１０、及び、基板３１２を通って延在する。

【0126】

ユーティリティ導波路１２の第２ファセット５３は、停止凹部３３０の側面として機能する。図示しないが、ユーティリティ導波路１２の第２ファセット５３は、反射防止コーティングを有することができる。好適な反射防止コーティングは、これに限定されないが、窒化ケイ素、又は、酸化アルミニウムのような単層コーティング、又は、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、及び／又は、シリカを有してもよい多層コーティングを含む。

【0127】

１つ以上の停止部３３２は、停止凹部３３０の底部から上方に延在している。例えば、図８Ａは、停止凹部３３０の底部から上方に延在する４つの停止部３３２を示している。停止部３３２は、基部３３６に配置される外装部３３４を有している。基板３１２は、停止部３３２の基部３３６として機能することができ、及び、停止部３３２は、埋め込み層３１０を排除できる。停止部３３２に含まれる基板３１２の一部は、停止凹部３３０の底部から埋め込み層３１０のレベルまで延在できる。例えば、埋め込み層３１０を通って、また、下にある基板312をエッチストップとして用いることによって、停止部３３２を、形成できる。その結果、埋め込み層３１０が第２導波路の底部を画定し、及び、基部３３６の頂部が埋め込み層３１０の直下に配置されることから、ユーティリティ導波路１２における光信号の光学的モードに対する基部３３６の頂部の位置は、よく知られている。外装部３３４を、停止部３３２の基部３３６の上に形成し、ユーティリティ導波路１２と増幅器チップの増幅導波路との間の所望の位置合わせを提供する高さを有する停止部３３２を提供できる。

【0128】

停止凹部３３０の底部に、付属パッド３３８を、配置する。いったん、増幅器チップをＬＩＤＡＲチップに配置すると、付属パッド３３８を用いて、増幅器チップをＬＩＤＡＲチップに対して固定できる。いくつかの例では、付属パッド３３８は、また、ＬＩＤＡＲチップと増幅器チップの１つ以上の増幅器との間の電気通信を提供する。好適な付属パッド３３８は、限定されないが、はんだパッドを含む。

【0129】

図８Ｂは、増幅チップの一実施形態の斜視図である。図示される増幅チップは、平面光学デバイスとして知られるデバイスのクラスに属する。増幅チップは、ゲイン媒体３４０に画定される増幅導波路１０を有している。好適なゲイン媒体は、限定されないが、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ＩｎＧａＡｓＰ、及び、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）を含む。

【0130】

ゲイン媒体３４０に延在するトレンチ３７４は、ゲイン媒体３４０におけるリッジ３７６を画定する。リッジ３７６は、増幅導波路１０を画定する。いくつかの例では、ゲイン媒体３４０は、リッジに、及び／又は、リッジ３７６を横切って延在する１つ以上の層3３４１を有している。ゲイン媒体３４０の異なる領域の間に、１つ以上の層３４１を、配置できる。１つ以上の層３４１の上方のゲイン媒体３４０の領域は、１つ以上の層３４１の下方のゲイン媒体３４０の領域と同一に、又は、別にできる。層を選択し、増幅導波路１０を通って、リッジ３７６に対して特定の位置に導かれるように、光信号を拘束できる。各層３４１は、インジウム（Ｉｎ）、リン（Ｐ）、ゲルマニウム（Ｇａ）、及び、ヒ素（Ａｓ）からなる群から選択される１つ以上の成分を含むか、又は、それらからなる材料の異なる組成を有することができる。一例では、ゲイン媒体３４０は、InPであり、及び、１つ以上の層３４１は、それぞれ、異なる比率で、ゲルマニウム（Ｇａ）、及び、ヒ素（Ａｓ）を含む。

【0131】

増幅導波路１０は、第１ファセット３７８と第２ファセット３８０との間に光学的経路を提供する。図示しないが、第１ファセット３７８、及び／又は、3第２ファセット３８０は、任意で、反射防止コーティングを有することができる。好適な反射防止コーティングは、限定されないが、窒化ケイ素、又は、酸化アルミニウムなどの単層コーティング、若しくは、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、及び／又は、シリカを有してもよい多層コーティングを含む。

【0132】

増幅チップは、ＬＩＤＡＲチップに対する増幅チップの固定に使用できる１つ以上の取り付けパッド３５４を有している。適切な取り付けパッド３５４は、これに限定されないが、はんだパッドを含む。

【0133】

増幅チップは、また、1つ以上の直列配置凹部３５６を有している。図８Ｂの破線は、直列配置凹部３５６の1つの深さ、及び、形状を示す。

【0134】

図８Ｃ、及び、図８Dは、図８Ｂの増幅チップとインターフェイス接続する図８ＡのＬＩＤＡＲチップを有するＬＩＤＡＲシステムを示す。図８Ｃは、ＬＩＤＡＲシステムの平面図である。図８Ｄは、ＬＩＤＡＲチップのユーティリティ導波路１２、及び、増幅器チップの増幅導波路１０を通る断面の側面図である。例えば、図８Ｄの断面を、図８ＣのＢでラベル付けられる、ブラケットを通って延在する長線で、取ることができる。図８Ｃ、及び、図８Ｄは、それぞれ、システムの他の特徴物の背後に位置する特徴物を示す破線を有している。例えば、図８Ｃは、リッジ３７６がゲイン媒体３４０の下に位置しているが、増幅導波路１０のリッジ３７６を示す破線を有している。また、図８Ｄは、増幅導波路１０のリッジ３７６の後方に位置する停止部３３２の一部の位置、及び、位置合わせ凹部３５６を示す破線を有している。図８Ｄは、また、ユーティリティ導波路１２のリッジ３１６が、ユーティリティ導波路１２を画定するスラブ領域３１８とインタフェース接続する位置を示す破線を有している。加えて、破線は、増幅導波路１０のリッジ３７６が、増幅チップのスラブ領域３７４とインタフェース接続する位置を示す。

【0135】

増幅チップは、ＬＩＤＡＲチップの停止凹部３３０に配置される。増幅器チップは、増幅導波路１０のリッジ３７６が、増幅チップの底部とＬＩＤＡＲチップの基板との間に位置するように配置される。したがって、増幅チップは、停止凹部３３０で反転される。はんだ、又は、他の接着部材３５８は、停止凹部３３０の底部の取り付けパッド３３８、及び、増幅チップの取り付けパッド３５４に接する。例えば、はんだ、又は、他の接着部材３５８は、停止凹部３３０の底部の取り付けパッド３３８から、補助デバイスの取り付けパッド３５４まで延在する。したがって、はんだ、又は、他の接着部材３５８は、ＬＩＤＡＲチップに対して補助デバイスを固定する。

【0136】

ユーティリティ導波路１２の第２ファセット５３は、ユーティリティ導波路１２、及び、増幅導波路１０が光信号を交換できるように、増幅導波路１０の第１ファセット３７８と位置合わせされる。Ａでラベル付けられる線によって示されるように、システムは、ＬＩＤＡＲチップと増幅チップとの間を進む光信号が、ベース２１の上面、及び／又は、仮面に対して、平行、又は、実質的に平行である方向に、水平な遷移経路を提供する。増幅導波路１０の第１ファセット３７８の頂部は、ユーティリティ導波路の第２ファセット５３の頂部より下のレベルにある。

【0137】

ＬＩＤＡＲチップの１つ以上の停止部３３２は、それぞれ、補助デバイスの直列配置凹部３５６に受け入れられる。各停止部３３２の頂部は、直列配置凹部３５６の底部に接触する。その結果、停止部３３２と直接配置凹部３５６の底部との間の相互作用によって、ＬＩＤＡＲチップに向かう増幅チップのさらなる移動が防止される。場合によっては、補助デバイスは、停止部３３２の頂部で支えられる。

【0138】

図８Ｄから明らかなように、増幅導波路１０の第１ファセット３７８は、ＬＩＤＡＲチップのユーティリティ導波路１２の第２ファセット５３と垂直方向に整列配置される。８Ｃから明らかなように、増幅導波路１０の第１ファセット３７８は、ＬＩＤＡＲチップのユーティリティ導波路１２の第２ファセット５３と水平方向に整列配置される。水平方向の整列配置を、増幅チップ、及び、ＬＩＤＡＲチップのマーク、及び／又は、特徴の位置合わせによって、達成できる。

【0139】

垂直方向の整列配置を、ＬＩＤＡＲチップの停止部３３２の高さを制御することによって、達成できる。例えば、停止部３３２の基部３３６のクラッド３３４を、ＬＩＤＡＲチップのユーティリティ導波路１２の第２ファセット５３に対して、増幅導波路１０の第１ファセット３７８を特定の高さに配置する高さまで成長させることができる。１つ以上のクラッド層を堆積する、蒸着、プラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、及び／又は、スパッタのような堆積技術を用いて、所望のクラッド３３４の厚さを、正確に達成できる。その結果、停止部３３２の基部３３６に、１つ以上のクラッド層を、堆積し、所望の垂直方向の整列配置を提供する高さに、停止部３３２を、形成できる。クラッド３３４の層の好適な材料は、限定されないが、シリカ、窒化ケイ素、及び、ポリマーを含む。

【0140】

図１Ｄでは、第１ファセット３７８は、Ｄでラベル付けられる距離だけ、第２ファセット５３から離れて配置されている。増幅器導波路は、１つの導波路とのみ、光学的に一直線に配置されるので、第１ファセット３７８を、以前の構成で可能であったよりも、第２ファセット５３に、より近くにできる。例えば、第１ファセット３７８と第２ファセット５３との間の距離を、５μｍ、３μｍ、又は、１μｍより小さく、及び／又は、０．０μｍよりも大きくできる。図１Ｄでは、ＬＩＤＡＲチップが配置される環境が、第１ファセット３７８と第２ファセット５３との間のギャップに配置されている。しかし、他のギャップ材料を、ギャップに、配置できる。例えば、ギャップに、固体ギャップ材料を、配置できる。適切なギャップ材料の例は、限定されないが、エポキシ、及び、ポリマーを含む。

【0141】

図８Ｂから図８Ｄの増幅チップを修正し、増幅導波路１０に入るときに光信号が進む方向と増幅導波路１０を出るときに光信号が進む方向との間の角度が、１８０°より小さくし、図１Ａから図１Ｃ、及び、図４のＬＩＤＡＲシステムでの使用に好適な増幅チップを提供できる。例えば、図9は、光信号が増幅導波路１０に入るときに進む方向が、光信号が増幅導波路１０を出るときに進む方向と、平行、又は、実質的に平行であるように修正される図８Ｂから図8Dの増幅器チップの斜視図である。その結果、出射ＬＩＤＡＲ信号が増幅導波路に入るときに進む方向と、出射ＬＩＤＡＲ信号が増幅導波路を出るときに進む方向との間の角度は、０°である。増幅チップは、上面と底面との間に複数の側面を有している。光信号は、光信号が増幅導波路１０から出る同じ側面と同じ側面を通って、増幅導波路１０に入る。

【0142】

ＬＩＤＡＲチップにおいて導波路と接続される光センサを、チップから分離し、その後にチップに取り付けられるコンポーネントにできる。例えば、光センサは、フォトダイオード、又は、アバランチフォトダイオードにできる。好適な光センサコンポーネントの例は、限定されないが、日本の浜松市に位置する浜松により製造されるＩｎＧａＡｓ ＰＩＮ フォトダイオード、又は、日本の浜松市に位置する浜松により製造されるＩｎＧａＡｓ ＡＰＤ（アバランチフォトダイオード）を含む。これらの光センサを、ＬＩＤＡＲチップに、中心に配置できる。あるいは、光センサで終端する導波路の全部、又は、一部は、チップの端部に配置されるファセットで終端でき、光センサがファセットを通過する光を受光するように、光センサを、ファセットを超えて、チップの端部に取り付けできる。チップから分離するコンポーネントである光センサの使用は、第１補助光センサ２１８、第２補助光センサ２２０、第１光センサ２２３、及び、第２光センサ２２４からなるグループから選択される光センサの全部、又は、一部に適している。

【0143】

分離コンポーネントである光センサの代わりとして、光センサの全部、又は、一部を、チップに統合できる。例えば、シリコン・オン・インシュレータウェハから構成されるチップのリッジ導波路と接続する光センサの例を、その全体が本明細書に組み込まれる、光学エクスプレスＶｏｌ．１５、Ｎｏ．２１、１３９６５－１３９７１（２００７）；米国特許番号第８，０９３，０８０号、発行日２０１２年１月１０日；米国特許番号第８，２４２，４３２号、発行日２０１２年８月１４日；及び、米国特許番号第６，１０８，４７２号、発行日２０００年８月２２日に見つけることができる。チップに統合された光センサの使用は、補助光センサ２１８、第２補助光センサ２２０、第１光センサ２２３、及び、第２光センサ２２４からなるグループから選択される光センサの全部、又は、一部に適している。

【0144】

ユーティリティ導波路１２に接続する光源４は、ＬＩＤＡＲチップから分離し、そして、ＬＩＤＡＲチップに取り付けられるレーザチップにできる。例えば、光源４は、フリップ－チップ配置を用いてチップに取り付けられるレーザチップにできる。フリップ－チップ配置の使用は、光源4が、シリコン・オン・インシュレータウェハから構成されるチップのリッジ導波路と接続される場合に、好適である。あるいは、ユーティリティ導波路１２は、外部の共振器レーザのための反射器として作用するブラッグ格子のような光学格子（図示せず）を有することができる。これらの例では、光源４は、ＬＩＤＡＲチップから分離し、そして、フリップ－チップ配置でＬＩＤＡＲチップに取り付けられる利得要素を有することができる。シリコン・オン・インシュレータウェハからシリコン・オン・インシュレータウェハ得要素とリッジ導波路との間の好適なインタフェースの例を、その全体が本明細書に組み込まれる、米国特許番号第９，７００，２７８号、発行日２０１７年７月１１日、及び、米国特許番号第５，９９１，４８４号、発行日１９９９年１１月２３日に見つけることができる。光源４が利得要素、又は、レーザチップである場合、電子回路部３２は、利得要素、又は、レーザキャビティを通して印加される電流のレベルを変化させることによって、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を変更できる。

【0145】

好適な電子回路部３２は、これらに限定されないが、アナログ電気回路、デジタル電気回路、プロセッサ、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コンピュータ、マイクロコンピュータ、又は、上記の操作、監視、及び、制御機能を実行するために好適な組み合わせを有し、又は、構成する制御部を有することができる。いくつかの例では、制御部は、操作、制御、及び、監視機能の実行中に、制御部によって実行される命令を有するメモリへアクセスする。電子回路部を、単一の位置に単一のコンポーネントとして図示しているが、電子回路部は、互いに独立し、及び／又は、異なる場所に配置される複数の異なるコンポーネントを有することができる。加えて、上述のように、開示される電子回路部の全部、又は、一部を、チップの統合される電子回路部を有するチップに含めることができる。

【0146】

上述のＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲチップ、ＬＩＤＡＲアダプタ、光源、光センサ、導波路、及び、増幅器のような複数の光学コンポーネントを有している。いくつかの例では、ＬＩＤＡＲシステムは、図示される光学コンポーネントに加えて、又は、図示される光学コンポーネントの代替として、1つ以上の受動的な光学コンポーネントを有する。受動的な光学コンポーネントは、可動部分を除くソリッドステートのコンポーネントにできる。好適な受動光学コンポーネントは、これらに限定されないが、レンズ、ミラー、光学格子、反射面、スプリッタ、分波器、マルチプレクサ、偏光子、偏光スプリッタ、及び、偏光回転子を含む。いくつかの例では、ＬＩＤＡＲシステムは、図示される光学コンポーネントに加えて、又は、図示される光学コンポーネントの代替として、1つ以上の能動的な光学コンポーネントを有する。好適な能動的なコンポーネントは、これらに限定されないが、光スイッチ、位相チューナ、減衰器、操舵可能ミラー、操舵可能なレンズ、チューナブルデマルチプレクサ、チューナブルマルチプレクサを含む。

【0147】

本発明の他の実施形態、組み合わせ、及び、修正は、当業者にとって、これらの教示の観点で、容易に行われるであろう。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲のみによって限定されるものであり、それは、上記の明細書、及び、添付図面と併せて見たときに、そのような実施形態、及び、修正の全てを含む。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図1F】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9】

【国際調査報告】