特表 2024-535442 ＬＩＤＡＲ測定値の増加率

(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】2024-09-30

(54)【発明の名称】ＬＩＤＡＲ測定値の増加率

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/481 20060101AFI20240920BHJP

   G01S 17/34 20200101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

G01S7/481 A

G01S17/34

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024519287

(86)(22)【出願日】2022-09-24

(85)【翻訳文提出日】2024-04-24

(86)【国際出願番号】 US2022044631

(87)【国際公開番号】W WO2023069222

(87)【国際公開日】2023-04-27

(31)【優先権主張番号】17/494,822

(32)【優先日】2021-10-05

(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】アスガリ、メヘディ

(72)【発明者】

【氏名】ワーク、ニルマル、チンドゥ

(72)【発明者】

【氏名】ボロリアン、マジッド

【テーマコード（参考）】

5J084

【Ｆターム（参考）】

5J084AA05

5J084AA07

5J084BA03

5J084BA36

5J084BA45

5J084BA51

5J084BB02

5J084BB13

5J084BB28

5J084CA08

(57)【要約】

ＬＩＤＡＲシステムは、システム出力信号が、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ように、システム出力信号を出力する。システムは、反射されたＬＩＤＡＲ出力信号からの光を有するシステム戻り信号も受信する。システム戻り信号、及び、システム出力信号は、それぞれ、第１のチャネルを搬送する。ＬＩＤＡＲシステムは、うなり周波数でうなる合成信号を生成するように、システム戻り信号からであり、及び、第１のチャネルを搬送する光を、参照信号と結合する。電子装置は、第１のチャネルが一連のチャープサイクルを有するように、ＬＩＤＡＲシステムを作動する。各チャープサイクルは、前記チャネルの周波数チャープが線形である線形チャープ区間を有する。複数の異なるサンプル期間は、各前記線形チャープ区間に入る。電子機器は、サンプル期間の間の合成信号のうなり周波数から各サンプル期間に関するＬＩＤＡＲデータを計算する。サンプル期間に関するＬＩＤＡＲデータは、ＬＩＤＡＲシステムと前記物体との間の半径方向速度、及び／又は、距離を示す。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＬＩＤＡＲシステム、及び、電子装置を有するシステムであって、
前記ＬＩＤＡＲシステムは、システム出力信号を出力するように構成され、前記システム出力信号は、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り、
前記システムは、前記反射されたＬＩＤＡＲ出力信号からの光を有するシステム戻り信号を受信するようにも構成され、
前記システム戻り信号、及び、前記システム出力信号は、それぞれ、第１のチャネルを搬送し、
前記ＬＩＤＡＲシステムは、うなり周波数でうなる合成信号を生成するように、前記システム戻り信号からであり、及び、前記第１のチャネルを搬送する光を、参照信号と結合するように構成され、
及び、
前記電子装置は、前記第１のチャネルが一連のチャープサイクルを有するように、前記ＬＩＤＡＲシステムを作動し、各チャープサイクルは、前記チャネルの周波数チャープが線形である線形チャープ区間を有し、
複数の異なるサンプル期間は、各前記線形チャープ区間に入り、
前記電子装置は、各前記サンプル期間に関するＬＩＤＡＲデータを計算するように構成され、
前記電子機器は、前記サンプル期間の間の前記合成信号のうなり周波数からサンプル期間に関する前記ＬＩＤＡＲデータを計算し、
サンプル期間に関する前記ＬＩＤＡＲデータは、前記ＬＩＤＡＲシステムと前記物体との間の半径方向速度、及び／又は、距離を示す、
システム。

【請求項2】

前記サンプル期間は、
時間において、互いに重複する、
請求項１のシステム。

【請求項3】

前記第１のチャネルは、
前記システム出力信号、及び、前記システム戻り信号によって搬送される複数のチャネルのうちの１つである、
請求項１のシステム。

【請求項4】

前記複数のチャネルは、
第２のチャネルを有し、及び、
前記ＬＩＤＡＲチップは、
第２のうなり周波数でうなる第２の合成信号を生成するために、前記システム戻り信号からであり、及び、前記第２のチャネルを搬送する光を、第２の参照信号と結合するように構成される、
請求項３のシステム。

【請求項5】

前記電子装置は、
前記サンプル期間の間の前記合成信号の前記うなり周波数、及び、前記第２の合成信号の前記うなり周波数から、サンプル期間に関する前記ＬＩＤＡＲデータを計算する、
請求項４のシステム。

【請求項6】

前記システム出力信号は、
前記第１のチャネル、及び、前記第２のチャネルが、前記ＬＩＤＡＲシステムから離れるように同じ方向を移動するように、前記第１のチャネル、及び、前記第２のチャネルを搬送する、
請求項４のシステム。

【請求項7】

前記線形チャープ区間の持続時間は、
少なくとも一部の前記サンプル期間のそれぞれの持続時間の２倍より大きい、
請求項１のシステム。

【請求項8】

各前記サンプル期間の持続時間は、１μｓより大きく、及び、１０μｓより小さい、
請求項７のシステム。

【請求項9】

各前記線形チャープ区間の間のサンプル期間の数は、
前記線形チャープ区間の持続時間の値を、各前記サンプル期間の持続時間で除算した値を超える、
請求項１のシステム。

【請求項10】

前記電子装置は、
前記合成信号の同じ部分を用いて、複数の異なるサンプル期間に関する前記ＬＩＤＡＲデータを計算する、
請求項１のシステム。

【請求項11】

異なるチャープサイクルからの線形チャープ区間は、
非線形チャープ区間によって離されている、
請求項１のシステム。

【請求項12】

システム出力信号をＬＩＤＡＲシステムから出力させ、前記システム出力信号が、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ようにし、
反射されたＬＩＤＡＲ出力信号からの光を有するシステム戻り信号を、前記ＬＩＤＡＲシステムで、受信し、
前記システム戻り信号、及び、前記システム出力信号は、それぞれ、一連のチャープサイクルを有する第１のチャネルを搬送し、各チャープサイクルは、前記チャネルの周波数チャープが線形である線形チャープ区間を有し、
うなり周波数でうなる合成信号を生成するために、前記システムリターン信号からのであり、及び、前記第１のチャネルを搬送する光を、参照信号と結合し、
複数の異なるサンプル期間が、各前記線形チャープ区間の中に入るように配置されるサンプル期間に関するＬＩＤＡＲデータを計算し、
サンプル期間に関する前記ＬＩＤＡＲデータは、前記サンプル期間の間の前記合成信号のうなり周波数から計算され、及び、
サンプル期間に関する前記ＬＩＤＡＲデータは、前記ＬＩＤＡＲシステムと前記物体との間の半径方向速度、及び／又は、距離を示すこと、
を有するＬＩＤＡＲシステムを作動する方法。

【請求項13】

前記サンプル期間は、
時間において、互いに重複する、
請求項１２の方法。

【請求項14】

前記第１のチャネルは、
前記システム出力信号、及び、前記システム戻り信号によって搬送される複数のチャネルのうちの１つである、
請求項１２の方法。

【請求項15】

前記複数のチャネルは、
第２のチャネルを有し、さらに、
第２のうなり周波数でうなる第２の合成信号を生成するために、前記システム戻り信号からであり、及び、前記第２のチャネルを搬送する光を、第２の参照信号と結合する、
請求項１４の方法。

【請求項16】

さらに、前記サンプル期間の間の前記合成信号の前記うなり周波数、及び、前記第２の合成信号の前記うなり周波数から、サンプル期間に関する前記ＬＩＤＡＲデータを計算する、
請求項１５の方法。

【請求項17】

前記第１のチャネル、及び、前記第２のチャネルが、前記ＬＩＤＡＲシステムから離れるように同じ方向に移動するように、前記システム出力信号は、前記第１のチャネル、及び、前記第２のチャネルを搬送する、
請求項１５の方法。

【請求項18】

前記線形チャープ区間の持続時間は、
前記サンプル期間の少なくとも一部のそれぞれの持続時間の２倍を超える、
請求項１２の方法。

【請求項19】

各前記サンプル期間の持続時間は、
１μｓより大きく、及び、１０μｓより小さい、
請求項１６の方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願】

【0001】

この出願は、米国特許出願第１７／４９４，８２２号、出願日２０２１年１０月５日、発明の名称「ＬＩＤＡＲ測定値の増加率」の継続であり、その全体が組み込まれる。

【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】

ＬＩＤＡＲシステムに配置される性能需要は、これらのシステムがサポートするアプリケーションの数が増加するにつれて、増加している。ＬＩＤＡＲシステムは、一般に、各々がシステム出力信号によって連続的に照射される一連のサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを生成する。サンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータは、ＬＩＤＡＲシステムと、サンプル領域に配置される１つ以上の物体との間の半径方向速度、及び／又は、距離を示している。ＬＩＤＡＲシステムは、複数の異なるサンプル領域にシステム出力信号を走査できる。サンプル領域を、一緒に、つなぎ合わせ、ＬＩＤＡＲシステムの視野を形成できる。結果として、異なるサンプル領域からのＬＩＤＡＲデータは、視野内の物体に関するＬＩＤＡＲデータを提供する。

【0004】

異なるサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを生成できる割合を増加させることによって、視野を走査できる周波数を増加でき、及び／又は、視野に関する分解能を増加できる。結果として、ＬＩＤＡＲデータ生成レートを増加することによって、ＬＩＤＡＲシステムをうまく適用できるアプリケーションの数を増加できる。しかしながら、ＬＩＤＡＲデータ生成レートを増加することによって、多くの場合、ＬＩＤＡＲシステムの複雑さ、及び／又は、コストを増加する。結果として、ＬＩＤＡＲシステムを改善する必要がある。

【発明の概要】

【0005】

ＬＩＤＡＲシステムは、システム出力信号が、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ように、システム出力信号を出力する。システムは、反射されたＬＩＤＡＲ出力信号からの光を有するシステム戻り信号も受信する。システム戻り信号、及び、システム出力信号は、それぞれ、第１のチャネルを搬送する。ＬＩＤＡＲシステムは、うなり周波数でうなる合成信号を生成するように、システム戻り信号からであり、及び、第１のチャネルを搬送する光を、参照信号と結合する。電子装置は、第１のチャネルが一連のチャープサイクルを有するように、ＬＩＤＡＲシステムを作動する。各チャープサイクルは、前記チャネルの周波数チャープが線形である線形チャープ区間を有する。複数の異なるサンプル期間は、各前記線形チャープ区間に入る。電子機器は、サンプル期間の間の合成信号のうなり周波数から各サンプル期間に関するＬＩＤＡＲデータを計算する。サンプル期間に関するＬＩＤＡＲデータは、ＬＩＤＡＲシステムと前記物体との間の半径方向速度、及び／又は、距離を示す。

【0006】

ＬＩＤＡＲシステムを作動する方法は、システム出力信号をＬＩＤＡＲシステムから出力させ、前記システム出力信号が、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ようすることを有する。前記方法は、システム戻り信号を、前記ＬＩＤＡＲシステムで、受信することも有する。前記システム戻り信号は、反射されたＬＩＤＡＲ出力信号からの光を有する。前記システム戻り信号、及び、前記システム出力信号は、それぞれ、一連のチャープサイクルを有する第１のチャネルを搬送する。各チャープサイクルは、前記チャネルの周波数チャープが線形である線形チャープ区間を有している。前記方法は、うなり周波数でうなる合成信号を生成するために、前記システムリターン信号からのであり、及び、前記第１のチャネルを搬送する光を、参照信号と結合することも有する。前記方法は、さらに、複数の異なるサンプル期間が、各前記線形チャープ区間の中に入るように配置されるサンプル期間に関するＬＩＤＡＲデータを計算することも有する。サンプル期間に関する前記ＬＩＤＡＲデータは、前記サンプル期間の間の前記合成信号のうなり周波数から計算される。サンプル期間に関する前記ＬＩＤＡＲデータは、前記ＬＩＤＡＲシステムと前記物体との間の半径方向速度、及び／又は、距離を示す。

【図面の簡単な説明】

【0007】

図１は、ＬＩＤＡＲチップの概略である。

【0008】

図２は、複数のレーザ源を有する光源を示している。

【0009】

図３は、図１のＬＩＤＡＲチップと共に用いるのに好適なＬＩＤＡＲアダプタの概略である。

【0010】

図４、図１にしたがって構築されるＬＩＤＡＲチップ、及び、図３にしたがって構築されるＬＩＤＡＲアダプタを有するＬＩＤＡＲシステムの概略である。

【0011】

図５Ａは、図４に係るＬＩＤＡＲシステムに関するＬＩＤＡＲ出力信号と共に用いるための周波数対時間スキームを示す。

【0012】

図５Ｂは、図５Ａに示される周波数対時間スキームの一部の拡大図である。

【0013】

図６Ａから図６Ｂは、図４にしたがって構築されるＬＩＤＡＲシステムと共に用いるのに好適な処理コンポーネントの一例を示している。図６Ａは、処理コンポーネントで用いるために好適な光対電気アセンブリの一例の概略である。

【0014】

図６Ｂは、光センサと、処理コンポーネントに関連付けられる電子装置の一部との間の関係の概略を提供する。

【0015】

図６Ｃは、出力の異なる処理コンポーネントを結合する電子機器の一部を示す。

【0016】

図７は、シリコン・オン・インシュレータウェハから構築されるＬＩＤＡＲチップの一部の断面である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

ＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲシステムの外部に位置する物体がシステム出力信号を反射できるように、システム出力信号を出力する。システムは、反射されたＬＩＤＡＲ出力信号からの光を有するシステム戻り信号も受信する。システム戻り信号、及び、システム出力信号は、それぞれ、第１のチャネルを搬送する。ＬＩＤＡＲシステムは、うなり周波数でうなる合成信号を生成するように、システム戻り信号からであり、及び、第１のチャネルを搬送する光を、参照信号と結合する。

【0018】

電子装置は、第１のチャネルが一連のチャープサイクルを有するようにＬＩＤＡＲシステムを作動する。各チャープサイクルは、チャネルの周波数チャープが線形である線形チャープ区間を有している。複数の異なるサンプル期間は、各線形チャープ区間に入る。電子装置は、サンプル期間の間の合成信号のうなり周波数から、各サンプル期間に関するＬＩＤＡＲデータを計算する。

【0019】

複数の異なるサンプル期間が、各線形チャープ区間に入るので、複数のＬＩＤＡＲデータ結果を、第１のチャネルの１つのチャープから生成できる。対照的に、従前のシステムは、ＬＩＤＡＲデータ結果ごとに、チャネルごとの少なくとも１つのチャープを必要とした。第１のチャネルの１つのチャープを用いて複数のＬＩＤＡＲデータ結果を生成する能力によって、ＬＩＤＡＲデータ生成の割合を、増加できる。例えば、サンプル期間を、時間で重複し、ＬＩＤＡＲデータを生成する割合を、連続的に配置されるサンプル期間で達成できる割合の倍数にできる。

【0020】

さらに、単一のチャネルに関する線形チャープ区間は、しばしば、異なるチャープパターンの間の切り替えにおける技術的制限から生ずる非線形チャープ区間によって分離される。これらの非線形チャープ区間によって、信頼できるＬＩＤＡＲデータの生成に利用できる時間量が減少する。チャネルの１つのチャープを用いて複数のＬＩＤＡＲデータ結果を生成する能力によって、線形チャープ区間の持続時間は、従来のシステムで用いられるよりも長い持続時間を有することができる。線形チャープ区間の持続時間の増加によって、非線形チャープ区間によって占有される時間の部分が減少し、及び、ＬＩＤＡＲデータの生成のために、より多くの時間を利用できる。

【0021】

図１は、ＬＩＤＡＲチップの概略である。システムは、レーザのような出射ＬＩＤＡＲ信号を出力する光源１０を有している。出射ＬＩＤＡＲ信号は、それぞれが異なる波長である複数の異なるチャネルを有している。１つのチャネルから次のチャネルへの波長増加が一定、又は、実質的に一定であるという点で、チャネルの波長を、周期的に離間できる。周期的に離間される波長を有する複数のチャネルを生成するための好適な光源１０は、これらに限定しないが、コムレーザ、単一の光導波路に多重化される複数の単波長レーザ、米国特許出願シリアル番号１１／９９８，８４６、出願日２０１７年１１月３０日、特許番号７５４２６４１、発明の名称「複数チャネル光学装置」で、その全体が本明細書に組み込まれるものに開示されるような光源を含む。

【0022】

ＬＩＤＡＲシステムは、光源１０から出射ＬＩＤＡＲ信号を受信するユーティリティ導波路１２も有している。増幅器１６は、ユーティリティ導波路１２に沿って、任意に、配置される。出射ＬＩＤＡＲ信号のパワーを、複数のチャネルに分配するので、増幅器１６は、各チャネルに、ユーティリティ導波路１２で所望のパワーレベルを提供することが望ましい場合がある。好適な増幅器は、これに限定されないが、半導体光増幅器(ＳＯＡ)を含む。

【0023】

ユーティリティ導波路１２は、出射ＬＩＤＡＲ信号を出口ポート１８に搬送し、出射ＬＩＤＡＲ信号は、そこを通って、ＬＩＤＡＲチップから出て行くことができ、及び、異なるチャネルを搬送するＬＩＤＡＲ出力信号として機能できる。好適な出口ポートの例は、これに限定されないが、ユーティリティ導波路１２のファセットのような導波路ファセットを含む。ＬＩＤＡＲ出力信号からの光は、システム出力信号においてＬＩＤＡＲシステムから離れるように移動する。いくつかの例では、ＬＩＤＡＲチップから出て行くＬＩＤＡＲ出力信号の部分を、システム出力信号と見なすこともできる。一例として、ＬＩＤＡＲチップからＬＩＤＡＲ出力信号が出て行くことが、ＬＩＤＡＲシステムからＬＩＤＡＲ出力信号が出て行くことでもある場合、ＬＩＤＡＲ出力信号を、システム出力信号と見なすこともできる。

【0024】

システム出力信号は、ＬＩＤＡＲシステムが配置される大気中の自由空間を通って移動できる。システム出力信号は、システム出力信号の経路における１つ以上の物体によって反射される可能性がある。システム出力信号が、反射される場合、反射された光の少なくとも一部は、システム戻り信号としてＬＩＤＡＲチップに向かって戻って来る。

【0025】

システム戻り信号からの光を、ＬＩＤＡＲチップによって受信される第１のＬＩＤＡＲ入力信号に搬送できる。いくつかの例では、システム戻り信号の一部分は、異なるチャネルを搬送できるＬＩＤＡＲ入力信号として機能できる。ＬＩＤＡＲチップは、ＬＩＤＡＲ入力信号を受信する比較信号導波路２８を有している。比較信号導波路２８によって受信されるＬＩＤＡＲ入力信号からの光は、比較入射ＬＩＤＡＲ信号として機能できる。

【0026】

比較信号導波路２８は、比較入射ＬＩＤＡＲ信号を、比較分波器３０に搬送する。比較光信号が、複数のチャネルを有する場合、比較分波器３０は、比較入射ＬＩＤＡＲ信号を、それぞれが異なる１つのチャネルを搬送する異なる比較信号に、分割する。比較分波器３０は、比較信号を、異なる比較導波路３２に出力する。比較導波路３２は、それぞれ、１つの比較信号を異なる処理コンポーネント３４に搬送する。したがって、異なる処理コンポーネントは、それぞれ、異なる１つのチャネルを搬送する比較信号を受信する。

【0027】

ＬＩＤＡＲチップは、ユーティリティ導波路１２からの出射ＬＩＤＡＲ信号の一部を参照信号導波路３６に移動するように構成されるスプリッタ３５を有している。参照信号導波路３６によって受信される出射ＬＩＤＡＲ信号の一部は、参照光信号として機能する。参照信号導波路３６は、参照光信号を、参照分波器３８に搬送する。参照光信号が、複数のチャネルを有する場合、参照分波器３８は、参照光信号を、それぞれが異なる１つのチャネルを搬送する異なる参照信号に、分割する。参照分波器３８は、参照信号を、異なる参照導波路４０に出力する。参照導波路４０は、それぞれ、１つの参照信号を、異なる１つの処理コンポーネント３４に搬送する。したがって、異なる処理コンポーネント３４は、それぞれ、異なる１つのチャネルを搬送する参照信号を受信する。

【0028】

比較導波路３２、及び、参照導波路４０は、比較信号、及び、対応する参照信号が同じ処理コンポーネント３４で受信されるように構成される。例えば、比較導波路３２、及び、参照導波路４０は、同じ波長の比較信号、及び、対応する参照信号が、同じ処理コンポーネント３４で受信されるように構成される。したがって、異なる処理コンポーネント３４は、それぞれ、同じチャネルを搬送する比較信号、及び、参照信号を受信する。

【0029】

以下でより詳細に説明するように、処理コンポーネント３４は、それぞれ、比較信号を、対応する参照信号と結合し、視野のサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを搬送する合成光信号を形成する。したがって、合成光信号を処理し、サンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを抽出できる。

【0030】

ＬＩＤＡＲチップは、光源１０の動作を制御するための制御分岐５５を有することができる。制御分岐５５は、ユーティリティ導波路１２からの出射ＬＩＤＡＲ信号の一部を制御導波路５８に移動する方向性カプラ５６を有している。出射ＬＩＤＡＲ信号の結合される部分は、タップ信号として機能する。図１は、出射ＬＩＤＡＲ信号の一部を制御導波路５８に移動する方向性カプラ５６を示しているが、他の信号タップコンポーネントを用いて、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５８に移動できる。好適な信号タップコンポーネントの例は、以下に限定されないが、ｙ－ジャンクション、及び、ＭＭＩを含む。

【0031】

制御導波路５８は、タップ信号を制御コンポーネント６０に搬送する。制御コンポーネント６０は、電子装置６２と電気的に連絡できる。動作中、電子装置６２は、制御コンポーネントからの出力に応じて、出射ＬＩＤＡＲ信号のチャネル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１５／９７，９５７、出願日２０１８年５月１１日、発明の名称「光学センサチップ」、米国特許出願シリアル番号１７／３５１，１７０、出願日２０２１年６月１７日、発明の名称「複数のＬＩＤＡＲシステム出力信号の走査」で提供されており、その各々は、その全体が本明細書に組み込まれる。

【0032】

上述したように、１つ以上の光源１０は、コムレーザにできる。しかしながら、光源１０の他の構成も可能である。例えば、図２は、複数のレーザ源８４を有する光源１０の一例を示している。いくつかの例では、各レーザ源８４は、ソース導波路８６に１つ以上のチャネルを出力する。ソース導波路８６は、チャネル導波路、又は、ユーティリティ導波路１２で受信される光信号を形成するようにチャネルを結合するレーザ合波器８８に、チャネルを搬送する。好適なレーザ合波器８８は、これらに限定されないが、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）合波器、エシェル格子合波器、及び、スターカプラを含む。電子装置は、レーザ源８４を作動し、レーザ源８４が、各チャネルを同時に出力するようにできる。

【0033】

いくつかの例では、各レーザ源８４は、１つのチャネルを、ソース導波路８６に出力する。いくつかの例では、光源１０に含まれるレーザ源８４の総数は、同時にサンプル領域に方向付けられるＬＩＤＡＲ出力信号の数に等しい。結果として、各レーザ源８４は、同時にサンプル領域に方向付けられる異なる１つのチャネルのソースにできる。

【0034】

電子装置は、レーザ源８４を独立して作動できる。例えば、電子装置は、ＬＩＤＡＲ出力信号に、特定の周波数対時間波形を提供するように、レーザ源８４を作動できる。電子装置は、レーザ源８４を独立して動作させることができ、また、各レーザ源８４は、異なる１つのＬＩＤＡＲチャネルのソースにできるため、電子装置は、異なるＬＩＤＡＲ出力信号が異なる周波数対時間波形を有するように、レーザ源８４を作動できる。

【0035】

図２に従って構成される光源１０と共に用いるのに好適なレーザ源８４はこれらに限定されないが、外部共振器レーザ、分布帰還レーザ（ＤＦＢ）、及び、ファブリー・ペロー（ＦＰ）レーザを含む。外部共振器レーザは、それらの一般的に狭い線幅のために、本実施形態では、有利であり、これは、検出された信号におけるノイズを低減できる。

【0036】

いくつかの例では、図１に従って構築されるＬＩＤＡＲチップは、ＬＩＤＡＲアダプタと共に用いられる。いくつかの例では、ＬＩＤＡＲ入力信号、及び／又は、ＬＩＤＡＲ出力信号がＬＩＤＡＲチップから視野へ移動する光路は、ＬＩＤＡＲアダプタを通過するという点で、ＬＩＤＡＲアダプタを、ＬＩＤＡＲチップと１つ以上の反射物体、及び／又は、視野との間に、物理的に、光学的に配置できる。加えて、ＬＩＤＡＲ入力信号、及び、ＬＩＤＡＲ出力信号が、ＬＩＤＡＲアダプタとＬＩＤＡＲチップとの間で異なる光路であるが、ＬＩＤＡＲアダプタと視野の反射物体との間で同じ光路で移動するように、ＬＩＤＡＲアダプタを、システム戻り信号からの光、及び、ＬＩＤＡＲ出力信号からの光で作動するように構成できる。

【0037】

図１のＬＩＤＡＲチップと共に用いるのに好適なＬＩＤＡＲアダプタの例を、図３に示す。ＬＩＤＡＲアダプタは、ベースに配置される複数の構成要素を有している。例えば、ＬＩＤＡＲアダプタは、ベース１０２に配置されるサーキュレータ１００を有している。図示の光サーキュレータ１００は、３つのポートを有しており、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のポート１０４、第２のポート１０６、及び、第３のポート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１１から第１のポート１０４に入り、そして、アセンブリ出力信号として第２のポート１０６から出る。

【0038】

アセンブリ出力信号は、ＬＩＤＡＲチップから受信されるＬＩＤＡＲ出力信号からの光を有し、それから構成され、又は、本質的にそれから構成される。したがって、アセンブリ出力信号は、ＬＩＤＡＲチップから受信されるＬＩＤＡＲ出力信号と同じ、又は、実質的に同じにできる。しかしながら、アセンブリ出力信号とＬＩＤＡＲチップから受信されるＬＩＤＡＲ出力信号との間に差異がある可能性がある。例えば、ＬＩＤＡＲ出力信号がＬＩＤＡＲアダプタを通って移動する際に、ＬＩＤＡＲ出力信号は、光損失を経験することができ、及び／又は、ＬＩＤＡＲアダプタは、ＬＩＤＡＲ出力信号がＬＩＤＡＲアダプタを通って移動する際にＬＩＤＡＲ出力信号を増幅するように構成される増幅器１１０を任意で有することができる。

【0039】

サンプル領域の１つ以上の物体が、アセンブリ出力信号からの光を反射する場合、少なくとも一部の反射光は、アセンブリ戻り信号としてサーキュレータ１００に戻ってくる。少なくとも一部のアセンブリ戻り信号からの光は、第２のポート１０６を通ってサーキュレータ１００に入る。図３は、同じ光路に沿うＬＩＤＡＲアダプタとサンプル領域との間で移動するＬＩＤＡＲ出力信号、及び、アセンブリ戻り信号を示している。

【0040】

アセンブリ戻り信号は、第３のポート１０８を通ってサーキュレータ１００から出ていき、そして、ＬＩＤＡＲチップの比較信号導波路２８に方向付けられる。したがって、アセンブリ戻り信号からの光は、ＬＩＤＡＲ入力信号として機能することができ、そして、ＬＩＤＡＲ入力信号は、アセンブリ戻り信号からの光を有し、又は、それから構成される。したがって、ＬＩＤＡＲ出力信号、及びＬＩＤＡＲ入力信号は、異なる光路に沿ってＬＩＤＡＲアダプタとＬＩＤＡＲチップとの間を移動する。

【0041】

図３から明らかなように、ＬＩＤＡＲアダプタは、任意で、サーキュレータ１００に加えて光学的構成要素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、ＬＩＤＡＲ戻り信号の光路を方向付け、及び、制御するための構成要素を有することができる。一例として、図３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、及び、増幅するように配置される任意の増幅器１１０を、任意で、有している。電子装置６２がＬＩＤＡＲ出力信号のパワーを制御できるように、増幅器１１０、及び／又は、増幅器１６を、電子装置６２によって、作動できる。

【0042】

光学的構成要素は、１つ以上のビーム成形コンポーネントを有することができる。例えば、図３は、任意の第１のレンズ１１２、及び、任意の第２のレンズ１１４を有するＬＩＤＡＲアダプタを示している。第１のレンズ１１２を、ＬＩＤＡＲ出力信号を所望の位置に結合するように構成できる。いくつかの例では、第１のレンズ１１２は、所望の位置でＬＩＤＡＲ出力信号を集束し、又は、コリメートするように構成される。一例では、ＬＩＤＡＲアダプタが増幅器１１０を有さない場合、第１のレンズ１１２は、第１のポート１０４でＬＩＤＡＲ出力信号を結合するように構成される。別の例として、ＬＩＤＡＲアダプタが増幅器１１０を有する場合、第１のレンズ１１２を、エントリポートのＬＩＤＡＲ出力信号を増幅器１１０に結合するように構成できる。第２のレンズ１１４を、所望の位置でＬＩＤＡＲ出力信号を結合するように構成できる。いくつかの例では、第２のレンズ１１４は、所望の位置でアセンブリ戻り信号を集束し、又は、コリメートするように構成される。例えば、第２のレンズ１１４を、アセンブリ戻り信号を比較信号導波路２８に結合するように構成できる。

【0043】

ＬＩＤＡＲアダプタはまた、ミラー、又は、プリズムのような１つ以上の方向変更コンポーネントも有することができる。図３は、サーキュレータ１００からのアセンブリ戻り信号を比較信号導波路２８のファセットに方向転換する方向変更コンポーネント１１５としてのミラー１１５を有するＬＩＤＡＲアダプタを示している。

【0044】

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、電子装置、及び、ＬＩＤＡＲアダプタを、ＬＩＤＡＲチップ、ＬＩＤＡＲアダプタ、並びに、全て、又は、一部の電子装置が、共通マウント１２８に配置されるＬＩＤＡＲアセンブリに、配置できる。好適な共通マウント１２８は、これらに限定されないが、ガラスプレート、金属プレート、シリコンプレート、及び、セラミックプレートを含む。一例として、図４は、図１のＬＩＤＡＲチップ、及び、電子装置６２、並びに、図３のＬＩＤＡＲアダプタを、共通マウント１２８に、有するＬＩＤＡＲシステムの平面図である。

【0045】

図４は、共通マウント１２８に配置される電子装置６２を示しているが、全て、又は、一部の電子装置を、共通マウント１２８から離れて配置できる。光源１０を、ＬＩＤＡＲチップから離れて配置する場合、光源を、共通マウント１２８に、又は、共通マウント１２８から離れて配置してもよい。共通マウント１２８にＬＩＤＡＲチップ、電子装置、及び／又は、ＬＩＤＡＲアダプタを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。

【0046】

図４のＬＩＤＡＲシステムは、共通マウント１２８から離れて少なくとも部分的に配置される１つ以上のシステム構成要素を含むことができる。好適なシステム構成要素の例は、これらに限定されないが、光リンク、ビーム整形コンポーネント、偏光状態回転子、ビーム操舵コンポーネント、光スプリッタ、光増幅器、及び、光減衰器を含む。例えば、図４のＬＩＤＡＲシステムは、アダプタからアセンブリ出力信号を受信し、及び、整形された信号を出力する１つ以上のビーム整形コンポーネント１３０を有することができる。１つ以上のビーム整形コンポーネント１３０を、整形された信号に所望の形状を提供するように構成できる。例えば、１つ以上のビーム整形コンポーネント１３０を、集束され、発散され、又は、コリメートされた整形信号を出力するように構成できる。図４では、１つ以上のビーム整形コンポーネント１３０は、コリメートされた整形信号を出力するように構成されるレンズである。

【0047】

図４のＬＩＤＡＲシステムは、任意選択で、１つ以上のビーム整形コンポーネント１３０から整形信号を受信し、及び、システム出力信号を出力する１つ以上のビーム操舵コンポーネント１３４を有することができる。例えば、図４は、ビーム整形コンポーネント１３０から整形信号を受信するビーム操舵コンポーネント１３４を示している。電子装置は、異なるサンプル領域１３５にシステム出力信号を操舵するように、１つ以上のビーム操舵コンポーネント１３４を作動できる。１つ以上のビーム操舵コンポーネント１３４を、システム出力信号の各チャネルが、同じ方向、又は、実質的に同じ方向にＬＩＤＡＲシステムから離れるように移動するように、構成できる。結果として、システム出力信号の各チャネルを、同時に、サンプル領域に方向付けできる。

【0048】

サンプル領域は、ＬＩＤＡＲシステムが信頼できるＬＩＤＡＲデータを提供するように構成される最大距離（最小作動距離）まで、ＬＩＤＡＲシステムから離れるように延在できる。１つ以上のビーム操舵コンポーネント１３４は、システム出力信号が一部のサンプル領域を照らしている間、システム出力信号を走査し続けることができる。一例として、図４は、Aでラベル付けられる矢印の方向に走査されるシステム出力信号を示している。サンプル領域を、一緒につなぎ合わせて、ＬＩＤＡＲシステムに関する視野を定義できる。例えば、ＬＩＤＡＲシステム用の視野は、サンプル領域の組み合わせによって占有される空間を有し、又は、それから構成される。

【0049】

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、光フェーズドアレイ（ＯＰＡ）、光学格子、作動光学格子、及び、ＬＩＤＡＲチップ、ＬＩＤＡＲアダプタ、及び／又は、共通マウント１２８を動かすアクチュエータを含む。

【0050】

システム出力信号が、ＬＩＤＡＲシステム、及び、ＬＩＤＡＲの外部に配置される物体１３６によって反射されると、少なくとも一部の反射光は、システム戻り信号としてＬＩＤＡＲシステムに戻ってくる。ＬＩＤＡＲシステムが、１つ以上のビーム操舵コンポーネント１３４を有する場合、１つ以上のビーム操舵コンポーネント１３４は、物体１３６からのシステム戻り信号の少なくとも一部を受信できる。１つ以上のビーム整形コンポーネント１３０は、物体１３６、又は、１つ以上のビーム操舵コンポーネント１３４から少なくとも一部のシステム戻り信号を受信することができ、及び、アダプタによって受信されるアセンブリ戻り信号を出力できる。

【0051】

図４のＬＩＤＡＲシステムは、アダプタから、ＬＩＤＡＲチップから、及び／又は、共通マウントの１つ以上の構成要素から、１つ以上のシステム構成要素に光信号を搬送する任意の光学リンク１３８を有している、例えば、図４のＬＩＤＡＲシステムは、アセンブリ出力信号をビーム整形コンポーネント１３０に搬送するように構成される光ファイバを有している。光リンク１３８を使用することによって、システム出力信号のソースを、ＬＩＤＡＲチップから離れて位置できるようにする。図示された光リンク１３８は、光ファイバであるが、他の光リンク１３８を用いることができる。他の好適な光リンク１３８は、これらに限定されないが、自由空間光リンク、及び、導波路を含む。ＬＩＤＡＲシステムが光リンクを除外する場合、１つ以上のビーム整形コンポーネント１３０は、直接的に、アダプタから、アセンブリ出力信号を受信できる。

【0052】

ＬＩＤＡＲシステムの作動中、電子装置は、システム出力信号の１つ以上のチャネルの周波数をチャープする。図５A、及び、図５Bは、システム出力信号のチャネルを調整するための周波数対時間スケジュールの一例を提供する。システム出力信号は、λ_ｉでラベル付けられるチャネルを搬送するように、示されており、ここで、ｉは、１からＮまでの値を有するチャネルインデックスであり、この例では、Ｎ＝３である。いくつかの例では、チャネルのベース周波数は、Δｆだけ離れている。周波数は、異なるチャネルの周波数に重複がないように、調整される。システム出力信号λ１、λ２は、それぞれ、周波数が時間とともに変化する点で、チャープされた周波数を有している。ステム出力信号λ１、及び、λ２のチャープは、それぞれがＣＰでラベル付けられる持続時間を有する一連のチャープサイクルに対して、行われる。図５Ｂは、図５Ａに示される１つの周波数対時間スケジュールの一部を示す拡大バージョンであり、図５Ａに示される１つのチャープサイクルの部分のみを示している。

【0053】

チャープサイクルの間のシステム出力信号λ１、及び、λ２のチャープは、周波数が増加する上向きチャープ、又は、周波数が減少する下向きチャープにできる。チャープサイクルの間のシステム出力信号λ１、又は、λ２のチャープは、非線形チャープ区間の間に、線形チャープ区間を有している。非線形チャープ区間は、チャープサイクルの間の接続点でチャープ方向を変更する結果であってもよい。線形チャープ区間の持続時間は、図５Ａにおいてｃｐ_ｎでラベル付けられ、ここで、ｎはサイクルインデックスである。いくつかの例では、線形チャープ区間の持続時間は、５μｓ、１０μｓ、又は、１００μｓより大きく、及び／又は、２００μｓ、５００μｓ、又は、１０００μｓより小さい。いくつかの例では、線形チャープ区間の持続時間は、チャープサイクルに含まれる１つ以上の非線形チャープ区間の合計持続時間の５倍、１０倍、又は、１００倍より大きく、及び／又は、２００倍、５００倍、又は、１０００倍より小さい。

【0054】

同じチャープサイクルの間、λ１、及び、λ２に関する周波数変化は、反対方向であるが、同じ割合である。結果として、サンプル領域は、周波数変化の割合が同じである、増加周波数を有する少なくとも１つのチャネル、及び、減少周波数を有する少なくとも１つのチャネルによって、同時に、照らされる。

【0055】

λ３でラベル付けられるチャネルは、任意である。λ３でラベル付けられるＬＩＤＡＲ出力信号は、チャープされていない周波数で示されているが、λ３でラベル付けられるＬＩＤＡＲ出力信号は、チャープされた、又は、チャープされていない周波数を有することができる。ＬＩＤＡＲ出力信号λ３がチャープ周波数を有するとき、周波数チャープの割合、及び／又は、方向は、ＬＩＤＡＲ出力信号λ１の周波数チャープの割合、及び、方向と、及び、ＬＩＤＡＲ出力信号λ２の周波数チャープの割合、及び、方向とも、異なることができる。

【0056】

ＬＩＤＡＲデータの生成を、サンプル期間に分割する。サンプル期間の間に生成される合成光信号を、用いて、各サンプル期間に関するＬＩＤＡＲデータを生成する。サンプル期間に関するＬＩＤＡＲデータは、ＬＩＤＡＲシステムと、サンプル期間の間に合成光信号に含まれる光を反射する１つ以上の物体との間の半径方向速度、及び／又は、距離を示す。異なるサンプル期間は、図５ＡにおいてＣ_ｊｋでラベル付けられ、ここで、ｊは、１からＪまでの値を有する変換インデックスを表し、ここで、Ｊは、１にでき、及び、ｋは、１以上の値を有するサンプル期間インデックスである。同じ変換インデックスを有し、及び、同じチャープサイクルのサンプル期間は、連続して発生できる。いくつかの例では、同じチャープサイクルにおいて時間的に互いに隣接し、及び、同じ変換インデックスを有するサンプル期間の間には遅延がなく、又は、実質的に遅延がない。同じ変換インデックスを有し、及び、同じチャープサイクルのサンプル期間に関するサンプル期間インデックスは、図５Ａに示すように、時間とともに連続的に増加できる。結果として、同じサンプル期間インデックス（ｋ）を有するサンプル領域は、重複できる。図５Ａから明らかなように、サンプル期間インデックスの値は、新しいチャープサイクルの開始時に１に戻ることができる。

【0057】

サンプル期間は、それぞれ、同じ、又は,実質的に同じ持続時間を有することができる。サンプル期間は、重複配置できる。例えば、各サンプル期間は、図５Ａ、及び、図５Ｂで明らかなように、少なくともｊ－１の他のサンプル期間によって重複される。重複サンプル期間の間に生成される合成光信号を、用いて、ＬＩＤＡＲデータを生成できるため、合成光信号の同じ部分を、用いて、異なるサンプル期間に関するＬＩＤＡＲデータを生成できる。例えば、図５Ｂにおいてｐでラベル付けられる合成光信号の部分を、用いて、Ｃ_１，３、Ｃ_２，３、Ｃ_３，３でラベル付けられるサンプル期間に関するＬＩＤＡＲデータを生成できる。

【0058】

いくつかの例では、サンプル期間の持続時間は、１μｓ、２μｓ、又は、４μｓより大きく、及び／又は、５μｓ、１０μｓ、又は、１００μｓより小さい。さらに、又は、あるいは、線形チャープ区分の持続時間は、各１つのサンプル期間の少なくとも一部の持続時間の２、５、又は、１０倍より大きく、及び／又は、２０、１００、又は、２００倍より小さくできる。図５Ａから明らかなように、各線形チャープ区間の間のサンプル期間の数は、各サンプル期間の持続時間によって分割される線形チャープ区間の持続時間の値を超えている。例えば、各線形チャープ区間の間のサンプル期間の数は、線形チャープ区間の持続時間の値を各サンプル期間の持続時間で分割した値の１倍、５倍、又は、１０倍にできる。

【0059】

ＬＩＤＡＲシステムは、典型的には、物体がＬＩＤＡＲシステムから作動距離範囲内にある場合、信頼できるＬＩＤＡＲデータを提供するように構成されている。作動距離範囲は、最小作動距離から最大作動距離まで延在できる。最大往復時間は、システム出力信号がＬＩＤＡＲシステムを出て行き、最大作動距離にある面を有する物体まで最大作動距離を移動し、そして、ＬＩＤＡＲシステムに戻って来るために必要とされる時間にできる。可能な最大往復時間の一例は、図５Ｂにおいて、τ_Ｍでラベル付けられる。物体が最大作動距離に位置する面を有する場合、その面から生ずるシステム戻り信号は、最大往復時間が経過するまで、ＬＩＤＡＲシステムに戻って来ない。結果として、物体が最大作動距離に位置する面を有する場合、ＬＩＤＡＲシステムは、図５ＢのＣ_３，３でラベル付けられるサンプル期間の開始まで、その面からの合成光信号を生成しない。したがって、最大動作距離に配置される面に関するＬＩＤＡＲデータを生成できる前に、３つのサンプル期間の持続時間が通過する。しかしながら、物体が、ＬＩＤＡＲシステムからの最大作動距離よりも小さい距離に配置される面を有する場合、ＬＩＤＡＲデータを、より早く生成できる。例えば、物体を、ＬＩＤＡＲシステムに、十分近くに、配置できるので、その物体からの合成光信号は、十分早くに発生し、Ｃ_２，１、又は、さらにＣ_１，１でラベル付けられるサンプル期間のＬＩＤＡＲデータを生成する。サンプル期間の持続時間は、最大往復時間の０．１、０．２、又は、０．３より大きく、及び、最大往復時間の０．５、０．７、又は、０．９より小さくできる。

【0060】

上述のように、システム出力信号を、ＬＩＤＡＲシステムの視野の異なるサンプル領域に操舵できる。サンプル領域を、それぞれ、１つのサンプル期間に関連付けできる。例えば、サンプル領域は、システム出力信号が照らすことができる視野の大きさにでき、及び、そのサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを生成するために用いられる合成光信号に含まれる光をもたらすことができる。最大往復時間は、サンプル期間よりも長くできるため、サンプル領域がシステム出力信号によって照らされる時間の期間は、サンプル期間よりも長くできる。結果として、サンプル期間に関するＬＩＤＡＲデータは、サンプル期間の前にシステム出力信号によって照らされる物体に関する距離、及び／又は、半径方向速度を表すことができる。

【0061】

ＬＩＤＡＲシステムの一例は、光源が２つのＬＩＤＡＲ出力信号を生成するように構成される図２に従って構築される光源を有している。１つのＬＩＤＡＲ出力信号は、図５Ａ、及び、図５Ｂのチャネルλ１に従う周波数対時間を有するチャネルを搬送し、及び、他のＬＩＤＡＲ出力信号は、図５Ａ、及び、図５Ｂのチャネルλ２に従う周波数対時間を有するチャネルを搬送する。したがって、ＬＩＤＡＲシステムを、２つの処理コンポーネント３４を有する図１に従って構築できる。ＬＩＤＡＲシステムの他の例は、光源が３つのＬＩＤＡＲ出力信号を生成するように構成される図２に従って構築される光源を有している。１つのＬＩＤＡＲ出力信号は、図５Ａ、及び、図５Ｂのチャネルλ１に従う周波数対時間を有するチャネルを搬送し、もう１つのＬＩＤＡＲ出力信号は、図５Ａ、及び、図５Ｂのチャネルλ２に従う周波数対時間を有するチャネルを搬送し、及び、もう１つのＬＩＤＡＲ出力信号は、図５Ａ、及び、図５Ｂのチャネルλ３に従う周波数対時間を有するチャネルを搬送する。したがって、ＬＩＤＡＲシステムを、３つの処理コンポーネント３４を有する図１に従って構築できる。これらの例から明らかなように、ＬＩＤＡＲシステムに含まれる処理コンポーネント３４の数は、システム出力信号に搬送されるチャネルの数と一致できる。図５Ａ、及び、図６Ｂは、異なる３つのチャネルに関する周波数対時間波形を示しているが、ＬＩＤＡＲシステムを、それぞれが異なるチャネルを搬送する３つ以上のＬＩＤＡＲ出力信号を出力するように構成できる。

【0062】

図５Ａ、及び、図５Ｂは、１より大きい変換インデックス（Ｊ）で配置されるサンプル期間を示しているが、変換インデックス（Ｊ）は１にできる。結果として、サンプル期間は、重複する必要はなく、及び、サンプル期間を、連続に配置できる。

【0063】

図６Ａ、及び、図６Ｂは、図１に従って構築されるＬＩＤＡＲシステムのいずれかの処理コンポーネント３４として用いるための好適な処理コンポーネント３４の一例を示している。処理コンポーネント３４は、光信号を電気信号に変換するように構成される光対電気アセンブリを有している。図６Ａは、比較導波路３２から受信される比較信号を、第１の比較導波路２０４、及び、第２の比較導波路２０６に分割する第１のスプリッタ２００を有する好適な光対電気アセンブリの一例の概略図である。第１の比較導波路２０４は、比較信号の第１の部分を光結合コンポーネント２１１へ搬送する。第２の比較導波路２０６は、比較信号の第２の部分を第２の光結合コンポーネント２１２に搬送する。

【0064】

図６Ａの処理コンポーネントは、参照導波路４０から受信される参照信号を第１の参照導波路２１０、及び、第２の参照導波路２０８に分割する第２のスプリッタ２０２も有している。第１の参照導波路２１０は、参照信号の第１の部分を光結合コンポーネント２１１に搬送する。第２の参照導波路２０８は、参照信号の第２の部分を第２の光結合コンポーネント２１２に搬送する。

【0065】

第２の光結合コンポーネント２１２は、比較信号の第２の部分、及び、参照信号の第２の部分を第２の合成信号に結合する。比較信号の第２の部分と参照信号の第２の部分との間の周波数差のために、第２の合成信号は、比較信号の第２の部分と参照信号の第２の部分との間でうなる。

【0066】

第２の光結合コンポーネント２１２は、また、結果として生じる第２の合成信号を第１の補助検出器導波路２１４、及び、第２の補助検出器導波路２１６に分割する。第１の補助検出器導波路２１４は、第２の合成信号の第１の部分を第１の補助電気信号に変換する第１の補助光センサ２１８に、第２の合成信号の第１の部分を、搬送する。第２の補助検出器導波路２１６は、第２の合成信号の第２の部分を第２の補助電気信号に変換する第２の補助光センサ２２０に、第２の合成信号の第２の部分を、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（ＰＤ）、及び、アバランチ・フォトダイオード（ＡＰＤ）を含む。

【0067】

場合によっては、第２の光結合コンポーネント２１２は、第２の合成信号の第１の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の部分の一部）が、第２の合成信号の第２の部分の比較信号の部分（すなわち、比較信号の第２の部分の一部）に対して、１８０°だけ位相シフトされるが、第２の合成信号の第２の部分の参照信号の部分（すなわち、参照信号の第２の部分の一部）が、第２の合成信号の第１の部分の参照信号の部分（すなわち、参照信号の第２の部分の一部）に対して、位相シフトされないように、第２の合成信号を分割する。あるいは、第２の光結合コンポーネント２１２は、第２の合成信号の第１の部分に含まれる参照信号の部分（すなわち、参照信号の第２の部分の一部）が、第２の合成信号の第２の部分の参照信号の部分（すなわち、参照信号の第２の部分の一部）に対して、１８０°だけ位相シフトされるが、第２の合成信号の第１の部分の比較信号の部分（すなわち、比較信号の第２の部分の一部）が、第２の合成信号の第２の部分の比較信号の部分（すなわち、比較信号の第２の部分の一部）に対して、位相シフトされないように、第２の合成信号を分割する。好適な光センサの例は、ゲルマニウム・フォトダイオード（ＰＤ）、及び、アバランチ・フォトダイオード（ＡＰＤ）を含む。

【0068】

第１の光結合コンポーネント２１１は、比較信号の第１の部分、及び、参照信号の第１の部分を第１の合成信号に結合する。比較信号の第１の部分と参照信号の第１の部分との間の周波数差のために、第１の合成信号は、比較信号の第１の部分と参照信号の第１の部分との間でうなる。

【0069】

また、光結合コンポーネント２１１は、第１の合成信号を、第１の検出器導波路２２１、及び、第２の検出器導波路２２２に分割する。第１の検出器導波路２２１は、第２の合成信号の第１の部分を第１の電気信号に変換する第１の光センサ２２３に、第１の合成信号の第１の部分を、搬送する。第２の検出器導波路２２２は、第２の合成信号の第２の部分を第２の電気信号に変換する第２の光センサ２２４に、第２の合成信号の第２の部分を、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（ＰＤ）、及び、アバランチ・フォトダイオード（ＡＰＤ）を含む。

【0070】

いくつかの例では、光結合コンポーネント２１１は、第１の合成信号の第１の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の部分の一部）が、第１の合成信号の第２の部分の比較信号の部分（すなわち、比較信号の第１の部分の一部）に対して、１８０°だけ位相シフトされるが、第１の合成信号の第１の部分の参照信号の部分（すなわち、参照信号の第１の部分の一部）が、第１の合成信号の第２の部分の参照信号の部分（すなわち、参照信号の第１の部分の一部）に対して、位相シフトされないように、第１の合成信号を分割する。あるいは、光結合コンポーネント２１１は、第１の合成信号の第１の部分の参照信号の部分（すなわち、参照信号の第１の部分の一部）が、第１の合成信号の第２の部分の参照信号の部分（すなわち、参照信号の第１の部分の一部）に対して、１８０°だけ位相シフトされるが、第１の合成信号の第１の部分の比較信号の部分（すなわち、比較信号の第１の部分の一部）が、第１の合成信号の第２の部分の比較信号の部分（すなわち、比較信号の第１の部分の一部）に対して、位相シフトされないように、第１の合成信号を分割する。

【0071】

第２の光結合コンポーネント２１２が、第２の合成信号の第１の部分の比較信号の部分が、第２の合成信号の第２の部分の比較信号の部分に対して、１８０°だけ位相シフトされるように、第２の合成信号を分割する場合に、光結合コンポーネント２１１も、第１の合成信号の第１の部分の比較信号の部分が、第１の合成信号の第２の部分の比較信号の部分に対して、１８０°だけ位相シフトされるように、第１の合成信号を分割する。第２の光結合コンポーネント２１２が、第２の合成信号の第１の部分の参照信号の部分が、第２の合成信号の第２の部分の参照信号の部分に対して、１８０°だけ位相シフトされるように、第２の合成信号を分割する場合に、光結合コンポーネント２１１も、第１の合成信号の第１の部分の参照信号の部分が、第１の合成信号の第２の部分の参照信号の部分に対して、１８０°だけ位相シフトされるように、第１の合成信号を分割する。

【0072】

第１の参照導波路２１０、及び、第２の参照導波路２０８は、参照信号の第１の部分と参照信号の第２の部分との間に位相シフトを提供するように構成されている。例えば、第１の参照導波路２１０、及び、第２の参照導波路２０８を、参照信号の第１の部分と参照信号の第２の部分との間に９０度の位相シフトを提供するように、構成できる。一例として、１つの参照信号部分は、同相成分にでき、及び、他の１つは、直交成分にできる。したがって、１つの参照信号の部分は、正弦関数にでき、及び、他の１つの参照信号の部分は、余弦関数にできる。一例では、第１の参照導波路２１０、及び、第２の参照導波路２０８は、第１の参照信号の部分は、余弦関数であり、及び、第２の参照信号の部分は、正弦関数であるように、構築される。したがって、第２の合成信号の参照信号の部分は、第１の合成信号の参照信号の部分に対して、位相シフトされるが、第１の合成信号の比較信号の一部は、第２の合成信号の比較信号の部分に対して位相シフトされない。

【0073】

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、及び、第１補助光センサ２１８、及び、第２補助光センサ２２０も、平衡検出器として接続できる。例えば、図６Ｂは、電子装置、第１の光センサ２２３、第２の光センサ２２４、第１の補助光センサ２１８、及び、第２の補助光センサ２２０の関係の概略を提供する。フォトダイオード用のシンボルを用いて、第１の光センサ２２３、第２の光センサ２２４、第１の補助光センサ２１８、及び、第２の補助光センサ２２０を表すが、１つ以上のこれらのセンサは、他の構成を有してもよい。場合によっては、図６Ｂの概略図に示される全ての構成要素が、ＬＩＤＡＲチップに含まれる。場合によっては、図６Ｂの概略図に示される構成要素は、ＬＩＤＡＲチップとＬＩＤＡＲチップから離れて配置される電子装置との間に分配される。

【0074】

電子装置は、第１の光センサ２２３、及び、第２の光センサ２２４を第１の平衡検出器２２５として、並びに、第１の補助光センサ２１８、及び、第２の補助光センサ２２０第２の平衡検出器２２６として、接続する。特に、第１光センサ２２３、及び、第２光センサ２２４は、直列に接続される。また、第１補助光センサ２１８、及び、第２補助光センサ２２０は、直列に接続される。第１の平衡検出器の直列接続は、第１の平衡検出器からの出力を第１のデータ信号として搬送する第１のデータ線２２８と連絡している。第２の平衡検出器における直列接続は、第２の平衡検出器からの出力を第２のデータ信号として搬送する第２のデータ線２３２と連絡している。第１のデータ信号は、第１の合成信号の電気的表現であり、及び、第２のデータ信号は、第２の合成信号の電気的表現である。したがって、第１のデータ信号は、第１の波形、及び、第２の波形からの寄与を有し、並びに、第２のデータ信号は、第１の波形と第２の波形との合成である。第１のデータ信号の第１の波形の部分は、第１のデータ信号の第１の波形の部分に対して位相シフトされているが、第１のデータ信号における第２の波形の部分は、第１のデータ信号における第２の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のデータ信号に含まれる参照信号の異なる部分に対して位相シフトされている参照信号の部分を有している。また、第２のデータ信号は、第１の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部分を有している。第１のデータ信号、及び、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の合成信号における、及び、第２の複合信号におけるうなりの結果として、うなっている。

【0075】

電子装置６２は、第１のデータ信号、及び、第２の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、入力として第１のデータ信号、及び、第２のデータ信号を用いる複素フーリエ変換にできる。第１のデータ信号は、同相成分であり、及び、第２のデータ信号は、直交成分であるため、第１のデータ信号、及び、第２のデータ信号は、共に、第１のデータ信号が、入力の実数成分であり、及び、第２のデータ信号が、入力の虚数成分である複素データ信号として作用する。

【0076】

変換機構２３８は、第１のデータ線２２８から第１のデータ信号を受信する第１のアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）２６４を有している。第１のアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）２６４は、第１のデータ信号をアナログ形式からデジタル形式に変換し、そして、第１のデジタルデータ信号を出力する。変換機構２３８は、第２のデータ線２３２から第２のデータ信号を受信する第２のアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）２６６を有している。第２のアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）２６６は、第２のデータ信号をアナログ形式からデジタル形式に変換し、そして、第２のデジタルデータ信号を出力する。第１のデジタルデータ信号は、第１のデータ信号のデジタル表現であり、及び、第２のデジタルデータ信号は、第２のデータ信号のデジタル表現である。したがって、第１のデジタルデータ信号、及び、第２のデジタルデータ信号は、共に、第１の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の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作用する。

【0077】

変換機構２３８は、それぞれが複素データ信号を受信する１つ以上の変換コンポーネント２６８を有している。例えば、電子装置は、図６Ｂのλ＝ｉ、ｃ_１，ｋでラベル付けられる各変換構成要素２６８からλ＝ｉ、ｃ_Ｊ，ｋでラベル付けられる変換構成要素２６８までのそれぞれが、複素データ信号を受信するように、変換コンポーネント２６８、第１のアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）２６４、及び、第２のアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）２６６を接続する。特に、λ＝ｉ、ｃ_１，ｋからλ＝ｉ、ｃ_Ｊ，ｋまででラベル付けられる変換構成要素２６８のそれぞれは、入力として、第１のアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）２６４から第１のデジタルデータ信号を受信し、及び、入力として、第１のアナログ-デジタル変換器（ＡＤＣ）２６６から第２のデジタルデータ信号も受信する。λ＝ｉ、ｃ_Ｊ，ｋでラベル付けられる変換コンポーネント２６８における変換インデックスの値Ｊは、複素データ信号を受信する変換コンポーネント２６８の数を表している。各処理コンポーネント３４は、同じチャネルを搬送する比較信号、及び、参照を受信するので、各変換コンポーネント２６８に示されるチャネルインデックスｉ（すなわち、λ＝ｉ）は、同じであり、及び、図示される変換機構２３８を有する処理コンポーネント３４によって受信されるチャネルを表している。

【0078】

各変換コンポーネント２６８を、時間領域から周波数領域に変換するように、複素信号に数学的変換を実行するように構成できる。しかしながら、異なる変換コンポーネント２６８は、複素信号の異なる時間セグメントで、数学的変換を実行する。例えば、λ＝ｉ、ｃ_ｉ，ｋでラベル付けられる変換コンポーネント２６８は、サンプル区間ｃ_ｊ，ｋの間に合成光信号に関連付けられる複素信号の部分で、数学的変換を実行する。例示のように、λ＝ｉ、ｃ_ｉ，ｋでラベル付けられる変換コンポーネント２６８は、サンプル区間ｃ_ｊ，ｋの間に合成光信号から生成される複素信号の部分に、数学的変換を実行する。特別な例示では、チャネルλ＝１を搬送し、及び、サンプル区間ｃ_２，３の間で合成光信号から生じる複素信号のセグメントで、数学的返還を実行する変換コンポーネント２６８は、λ＝１、ｃ_２，３でラベル付けられるが、チャネルλ＝１を搬送し、及び、サンプル区間ｃ_１，３の間で合成光信号から生じる複素信号のセグメントで、数学的返還を実行する変換コンポーネント２６８は、λ＝１、ｃ_１，３でラベル付けられる。

【0079】

各変換コンポーネント２６８は、連続で、サンプル期間を処理する。例えば、各変換コンポーネント２６８は、サンプル期間インデックス（Ｃ_ｊ，ｋにおけるｋ）を増加させる順序で、同じ変換インデックスを有するサンプル期間を処理する。結果として、連続で、隣接するサンプル期間の間で重複することなく、及び、隣接するサンプル期間の間で最短の遅延、又は、遅延なしで、配置できるサンプル期間は、同じ変換コンポーネントによって処理され、したがって、同じ変換インデックスを有することができる。

【0080】

変換機構２３８は、それぞれが異なる１つの変換構成要素２６８から出力を受信する複数のピーク探知器２７０を有している。ピーク探知器２７０を、合成光信号のうなり周波数における１つ以上のピークを識別するために、変換コンポーネント２６８の出力にピークを見つけるように構成する。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、合成光信号のうなり周波数に関する曖昧でない解決策を提供する。

【0081】

電子装置を、異なる処理コンポーネント３４からの出力を結合し、ＬＩＤＡＲデータを生成するように構成する。例えば、 電子装置は、異なる処理コンポーネント３４からのうなり周波数を結合し、ＬＩＤＡＲデータを生成できる。特に、電子装置は、同じサンプル期間の間に異なるチャネルのうなり周波数を結合し、サンプル期間のＬＩＤＡＲデータを生できる。例えば、図６Ｃは、異なるチャネルを搬送する信号で作動する変換コンポーネント２６８を有する電子装置の一部を示している。対照的に、図６Bの変換コンポーネント２６８は、同じ処理コンポーネントに含まれ、及び、それぞれが、同じチャネルを搬送する信号で作動する。

【0082】

図６Ｃでは、各ピーク探知器２７０は、異なる１つの変換コンポーネント２６８から出力を受信し、及び、特定の１つのチャネル、及び、特定の１つのサンプル期間に関連付けられるうなり周波数を出力する。

【0083】

電子装置は、複数のＬＩＤＡＲデータ生成器２７２を有している。各ＬＩＤＡＲデータ生成器２７２は、複数のピーク探知器２７０からうなり周波数を受信する。例えば、電子装置は、各ＬＩＤＡＲデータ生成器２７２が、同じサンプル期間の間にチャネルｌ＝１のそれぞれに対して発生するうなり周波数を受信するように構成される。

【0084】

各ＬＩＤＡＲデータ生成器２７２は、同じサンプル期間間にチャネルｌ＝１のそれぞれに対して発生するうなり周波数を結合し、そのサンプル期間のＬＩＤＡＲデータを生成する。例えば、以下の式は、サンプル期間ｃ_２，５の間に図５ＡのＬＩＤＡＲ出力信号λ_１から発生するような、そのチャネルを搬送するシステム出力信号の周波数が、サンプル期間の間に増加するチャネルに適用する。＋ｆ_ｕｂ＝－ｆ_ｄ＋ατ_０、ここで、ｆ_ｕｂは、サンプル期間の間に、１つのピーク探知器がチャネルに関して出力するうなり周波数であり、ｆ_ｄは、ドップラーシフト（ｆ_ｄ＝２νｆ_ｃ／ｃ）を表し、ここで、ｆ_ｃは、サンプル期間の開始時のＬＩＤＡＲ出力信号の周波数であり、νは、反射物体からチップに向かう方向を正と仮定する、反射物体とＬＩＤＡＲチップとの間の半径方向速度であり、及び、cは光の速度であり、αは、サンプル期間の間に出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を増加し、又は、減少する割合を表し、τ_０は、静止反射物体に関する往復遅延（ＬＩＤＡＲシステムから出ていくシステム出力信号とＬＩＤＡＲシステムに戻ってくるシステム戻り信号との間の時間）である。以下の式は、サンプル期間ｃ_２，５の間に図５ＡのＬＩＤＡＲ出力信号λ_２から発生するような、そのチャネルを搬送するシステム出力信号の周波数が、サンプル期間の間に減少するチャネルに適用する。－ｆ_ｄｂ＝－ｆ_ｄ－ατ_０、ここで、ｆ_ｄｂは、サンプル期間の間に、１つのピーク探知器がチャネルに関して出力するうなり周波数である。これらの２つの式では、ｆ_ｄ、及び、τ_０は、未知数である。これらの２つの方程式を、２つの未知数ｆ_ｄ、及び、τ_０について解く。ｆ_ｄｂの値を、ｆ_ｕｂの値を生成するＬＩＤＡＲ出力信号よりも、異なるチャネルを搬送するＬＩＤＡＲ出力信号から生成するため、解に代入されるｆ_ｄｂ、及び、ｆ_ｕｂの値は、（図１において３４でラベル付けられる）異なる処理コンポーネントからやって来る。異なるチャネルは、同じサイクルの間に同じサンプル領域に、同時に、入射する。そして、サンプル期間に関する半径方向速度を、ドップラーシフト（ν＝ｃ＊ｆ_ｄ／（２ｆ_ｃ））から決定でき、及び、サンプル領域に関する分離距離を、ｃ＊τ_０／２から決定できる。結果として、単一のサンプル期間のＬＩＤＡＲデータを、異なる処理コンポーネントで受信されるチャネルを用いて、決定できる。

【0085】

上述のように、ＬＩＤＡＲシステムを、最大作動距離で作動するように構成できる。ＬＩＤＡＲデータを生成するとき、電子装置は、最大作動距離に関連付けられる閾値を上回る周波数で、ピーク探知器から出力されるうなり周波数をフィルタ除去できる。例えば、電子装置は、閾値を上回る周波数で、ピーク探知器から出力されるうなり周波数を無視できる。

【0086】

上述のように、ＬＩＤＡＲシステムは、２つ以上のチャネルを搬送するシステム出力信号を出力できる。例えば、ＬＩＤＡＲシステムは、図５Ａ、及び、図５Ｂにしたがう周波数対時間波形を有する３つのチャネルを搬送できる。このことは、合成光信号が、サンプル期間の間に複数の異なる物体によって反射された光を搬送する状況において、望ましい場合がある。サンプル領域の異なる反射物体は、物理的に離れたアイテムである必要はないが、ＬＩＤＡＲシステムから異なる距離に配置され、及び／又は、ＬＩＤＡＲシステムに対して回転しながら、位置を変えているぎざぎざの物体で生じ得るような、ＬＩＤＡＲシステムに対して異なる半径方向速度で移動している、同じアイテムの異なる面にできる。

【0087】

合成光信号が、サンプル期間の間に複数の異なる物体によって反射された光を搬送する状況では、変換コンポーネント２６８は、１つ以上の周波数値を出力することができ、異なる周波数値のそれぞれは、異なる１つの反射物体に関連付けられる。これらの例では、異なる処理コンポーネントにおいて、ピーク探知器２７０によって提供されるうなり周波数をマッチする必要があるかもしれない。マッチした周波数が同一の反射物からの周波数となるように、マッチ作業を、実行する。λ３のような追加のチャネルの使用を、用いて、周波数をマッチできる。ＬＩＤＡＲデータを、マッチした周波数の各ペアに関して生成でき、及び、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、処理する。

【0088】

ＬＩＤＡＲシステムの一例は、３つのチャネルを搬送するシステム出力信号を生成するように構成される光源を有している。１つのシステム出力信号は、図５Ａのチャネルλ_１に従う周波数対時間を有するチャネルを搬送し、他の１つのＬＩＤＡＲ出力信号は、図５Ａのチャネルλ_２に従う周波数対時間を有するチャネルを搬送し、及び、他の１つのＬＩＤＡＲ出力信号は、図５Ａのチャネルλ_３に従う周波数対時間を有するチャネルを搬送する。この例では、チャネルλ_３を受信する処理コンポーネントに関連付けられるピーク探知器から出力されるうなり周波数は、以下の通りである。ｆ_３＝－ｆ_ｄ＋α”τ_０、ここで、ｆ_ｄはドップラーシフトを表し、α”は、サンプル期間の間にＬＩＤＡＲ出力信号λ_３の周波数が増加、又は、減少される割合を表し、及び、τ_０は、往復遅延である。λ_３に関する周波数対時間が図５Ｂに従う場合、α”＝０であり、及び、この式は、ｆ_３＝－ｆｄまで減少する。ｆ_３に関する式を、用いて、可能性のある周波数ペアの少なくとも一部に関する理論ｆ_３を生成でき、及び、理論ｆ_３の値を、チャネルλ_３を受信する処理コンポーネントに関連付けられるピーク探知器によって提供される実ｆ_３の値と比較できる。実ｆ_３の値に最も近い理論ｆ_３の値を提供する周波数ペアは、マッチングペアと見なされる。ＬＩＤＡＲデータを、各マッチングペアについて生成でき、及び、マッチングペアからのＬＩＤＡＲデータを、サンプル領域の異なる反射物体のそれぞれに関するＬＩＤＡＲデータとしてみなすことができ、及び／又は、処理できる。

【0089】

マッチングペアの特定の一例として、チャネルλ_１を受信する処理コンポーネントに関連付けられる変換コンポーネント１６８は、ｆ_ｄｂに関する２つの異なる周波数：ｆ_ｄ１１、及び、ｆ_ｄ１２を出力する。さらに、チャネルλ_２を受信する処理コンポーネントに関連付けられるピーク探知器は、ｆ_ｄｂに関する２つの異なる周波数：ｆ_ｄ２１、及び、ｆ_ｄ２２を出力する。この例では、可能な周波数ペアリングは、（ｆ_ｄ１１，ｆ_ｄ２１）、（ｆ_ｄ１１，ｆ_ｄ２２）、（ｆ_ｄ１２，ｆ_ｄ２１）、及び、（ｆ_ｄ１２，ｆ_ｄ２２）である。ｆ_ｄ、及び、τ_０の値を、上述のような４つの可能な周波数ペアリングのそれぞれに関して計算できる。ｆ_ｄ、及び、τ_０に関する値の各ペアを、ｆ_３＝－ｆ_ｄ＋α”τ_０に代入でき、可能な周波数ペアリングのそれぞれに関する理論ｆ_３を生成できる。上述したように、α”＝０の場合、式は、ｆ_２＝－ｆ_ｄまで減少する。これらの例では、可能な周波数ペアリングに関するτ_０を計算する必要はない。可能な周波数ペアリングについては、可能な周波数ペアリングのためのものである。チャネルλ３を受信する処理コンポーネントに関連付けられる変換コンポーネント１６８も、それぞれが実ｆ_３値として扱われるｆ_３に関する２つの値を出力する。実ｆ_３値のそれぞれに最も近い理論ｆ_３値を有する周波数ペアは、マッチングペアと見なされる。ＬＩＤＡＲデータを、上述のように、各マッチングペアに関して生成でき、並びに、サンプル領域の異なる１つの反射物体に関するＬＩＤＡＲデータとして見なすことができ、及び、処理できる。

【0090】

変換コンポーネント２６８は、複素信号に対して複素変換を実行するものとして開示されているが、複素変換を、実信号に実行される実変換に置き換えできる。結果として、図６Ａの光対電気アセンブリを、第２の光結合コンポーネント２１２、比較導波路２０６、第２のスプリッタ２０２、及び、第２の参照導波路２０８を除外するように、簡略化できる。

【0091】

ＬＩＤＡＲチップのための好適なプラットフォームは、これらに限定されないが、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。いくつかの例では、ウェハは、ベースに光伝送媒体を有している。一例として、図９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チップの一部の断面である。シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハは、基板３２２の上に埋め込み層を有するベース３２１に含まれる埋め込み層３２０を有している。また、ウェハは、基板３２２と光伝送媒体３２４との間に埋め込み層３２０を有するベース３２１の上に配置される光伝送媒体３２４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、埋め込み層は、シリカである一方、基板、及び、光伝送媒体は、シリコンである。ＳＯＩウェハのような光学プラットフォームの基板は、チップ全体のベースとして機能できる。例えば、図１に示す光学コンポーネントを、基板の上部に、及び／又は、側方に配置できる。

【0092】

図９に示すチップの一部は、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と共に用いるのに好適な導波路構造を有している。光伝送媒体のリッジ３２６は、光伝送媒体のスラブ領域３２８から離れるように延伸している。光信号は、リッジの頂部と埋め込み酸化物層との間に閉じ込められる。

【0093】

リッジ導波路の寸法が、図９にラベル付けられている。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。スラブ領域の厚さは、Ｔでラベル付けられる。ＬＩＤＡＲ用途のために、これらの寸法は、他の用途で用いられるよりも高いレベルの光パワーを用いる必要があるため、他の寸法よりもより重要である可能性がある。（ｗでラベル付けられる）リッジ幅は、１μｍより大きく、及び、４μｍより小さく、（ｈでラベル付けられる）リッジ高さは、１μｍより大きく、及び、４μｍより小さく、スラブ領域の厚さは、０．５μｍより大きく、及び、３μｍより小さい。これらの寸法は、導波路の直線部分、又は、実質的に直線部分、導波路の湾曲部分、並びに、導波路のテーパ部分に適用できる。したがって、これらの導波管の部分は、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、導波路の直線部分、又は、実質的に直線部分に適用する。さらに、又は、あるいは、導波路の湾曲部分における光損失を低減するために、導波路の湾曲部分は、低減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より大きく、及び、０．５μｍより小さい厚さを有するスラブ領域から離れるように延伸す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部分、又は、実質的に直線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、湾曲部分をもたらすことができる。シングルモード幾何学形状とマルチモード幾何学形状との間の結合は、より高次モードを実質的に励起しないテーパを用いて、なし得る。したがって、導波路に搬送される信号が、マルチモード寸法を有する導波路部分に搬送されても、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９の導波路構造は、図１から図４に従って構成されるＬＩＤＡＲチップの全部、又は、一部の導波路に好適である。

【0094】

ＬＩＤＡＲチップの構成要素を、ＬＩＤＡＲチップと完全に、又は、部分的に統合できる。例えば、集積光学構成要素は、ＬＩＤＡＲチップが製造されるウェハの一部を有し、又は、それから構成できる。ＬＩＤＡＲチップのためのプラットフォームとして機能できるウェハは、複数の材料の層を有することができる。異なる層の少なくとも一部は、異なる材料にできる。一例として、図９に示すような、基板３２２と光伝送媒体３２４との間に埋め込み層３２０を有するシリコン・オン・インシュレータウェハがある。一体化されたオンチップ構成要素を、光伝送媒体３２４の構成要素の特徴を規定するために、エッチング、及び、マスキング技術を用いることによって形成できる。例えば、導波路、及び、停止凹部を規定するスラブ領域３１８を、ウェハの異なるエッチングを用いながら、ウェハの所望の領域に形成できる。結果として、ＬＩＤＡＲチップは、ウェハの部分を有し、及び、集積されたオンチップ構成要素は、それぞれ、ウェハの部分を有し、又は、それから構成できる。さらに、集積されたオンチップ構成要素を、構成要素を通って移動する光信号が、ウェハに元々含まれていた１つ以上の層を通って移動するように構成できる。例えば、図９の導波路は、ウェハから光伝送媒体３２４を通って光信号を案内する。統合された構成要素は、任意で、ウェハに存在した材料に加える材料を有することができる。例えば、統合された構成要素は、反射性材料、及び／又は、被覆部を有することができる。プラットフォームに統合できるコンポーネントの例は、これらに限定されないが、参照デマルチプレクサ３８、及び、比較デマルチプレクサ３０を含む。例えば、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）、及び／又は、エチェル格子は、参照デマルチプレクサ３８、及び／又は、比較デマルチプレクサ３０として機能でき、並びに、LIARチップと一体化できる。例えば、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）、及び／又は、エチェル格子は、光信号を、ＬＩＤＡＲチップの光伝送媒体を通って案内するスターカプラを有することができる。

【0095】

ＬＩＤＡＲアダプタの構成要素は、統合されなくてもよい。例えば、ＬＩＤＡＲアダプタの構成要素は、ベース１０２からの、及び／又は、共通マウントからの材料を有する必要はない。いくつかの例では、ＬＩＤＡＲアダプタ、及び／又は、アイソレータアダプタの全ての構成要素は、ベース１００から、及び／又は、共通マウントから、独立している。例えば、ＬＩＤＡＲアダプタ、及び／又は、アイソレータアダプタによって処理される光信号が、ベース１００、及び／又は、共通マウントのいずれかの部分を通って移動しないように、ＬＩＤＡＲアダプタの構成要素を、構成できる。

【0096】

ＬＩＤＡＲチップの導波路とインターフェイス接続される光センサは、チップから分離され、そして、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、これらに限定されないが、日本の浜松市に所在のハママツにより製造されるＩｎＧａＡｓ ＰＩＮフォトダイオード、又は、日本の浜松市に所在のハママツにより製造されるＩｎＧａＡｓ ＡＰＤ（アバランチ・フォトダイオード）を含む。これらの光センサは、ＬＩＤＡＲチップにおいて中央に配置できる。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、及び、光センサを、光センサがファセットを通って移動する光を受信するように、ファセット上でチップの端部に取り付けることができる。チップから独立するコンポーネントである光センサの使用は、第１の光センサ、及び、第２の光センサからなる群から選択される光センサの全部、又は、一部に好適である。

【0097】

分離する構成要素である光センサの代わりに、光センサの全部、又は、一部を、チップと統合できる。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インターフェイス接続される光センサの例を、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６，１０８，８４７２号、発行日２０００年８月２２日に見つけることができ、そのそれぞれは、全体として本明細書に組み込まれる。チップと統合される光センサの使用は、第１の光センサ、及び、第２の光センサからなる群から選択される光センサの全部、又は、一部に好適である。

【0098】

ＬＩＤＡＲシステムで用いるための好適な電子装置は、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）、特定用途向け集積回路（ＡＣＩＳ）、コンピュータ、マイクロコンピュータ、又は、操作、監視、及び、制御の実行に好適な前述の組み合わせを有し、又は、それから構成されるコントローラを有することができる。いくつかの例では、コントローラは、操作、制御、及び、監視機能を実行する間、制御によって実行される指示を有するメモリへのアクセスを有している。電子装置は、単一の位置に単一の構成要素として図示されているが、電子装置は、互いに独立し、及び／又は、異なる位置に配置される複数の異なる構成要素を有することができる。加えて、前述のように、開示された電子装置の全部、又は、一部を、チップと統合される電子装置を有するチップに含めることができる。

【0099】

第１、第２、第３などのような数字ラベルは、異なる特徴、及び、構成要素を区別するために用いられ、及び、より下位で数字付けられる特徴のシーケンス、又は、存在を示すものではない。例えば、第２の構成要素は、第１の構成要素の存在なく、存在でき、及び／又は、第３のステップを、第１のステップの前に、実行できる。

【0100】

ＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲチップに光源１０を有するとして開示されているが、好適な光源の全部、又は、一部を、ＬＩＤＡＲチップから離して配置できる。例えば、ソース導波路１１は、光源出力信号のためのファセット及び光で終端することができ、並びに、光源出力信号の光が、ＬＩＤＡＲチップから離れる光源によって生成されるようにでき、及び、ファセットを通ってソース導波路１１に入るようにできる。

【0101】

本発明の他の実施形態、組み合わせ、及び、修正は、これらの観点で、当業者にとって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、前述の明細書、及び、添付図面と併せて見たときのそのような実施形態、及び、修正の全てを含む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【国際調査報告】