本發(fā)明的實(shí)施例總體涉及光學(xué)設(shè)備，并且更具體地涉及LIDAR（光檢測(cè)和測(cè)距）設(shè)備。

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背景技術(shù)：

存在針對(duì)三維（3D）視頻或圖像捕獲的增長(zhǎng)的需求以及針對(duì)對(duì)象追蹤或?qū)ο髵呙璧脑鲩L(zhǎng)的需求。然而，傳統(tǒng)3D成像方法具有顯著缺點(diǎn)。LIDAR（光檢測(cè)和測(cè)距）系統(tǒng)當(dāng)前非常昂貴，因?yàn)樗鼈円蟀嘿F組件的精確組裝。附加地，因?yàn)閭鹘y(tǒng)3D成像系統(tǒng)要求機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)掃描視場(chǎng)，所以它們往往是笨重且耗電的。

基本LIDAR系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)光源和光電檢測(cè)器、在感興趣的場(chǎng)景之上投射或掃描（一個(gè)或多個(gè)）光束的構(gòu)件、以及處理和解釋數(shù)據(jù)的控制系統(tǒng)。存在可針對(duì)3D成像而應(yīng)用的不同技術(shù)。不基于激光的方法基于體視術(shù)（stereoscopy）或結(jié)構(gòu)化光，但是它們消耗顯著的功率以立即照亮整個(gè)場(chǎng)景，并在諸如明亮日光之類的光線良好的條件中較差地工作。超聲方法具有相對(duì)非常差的空間分辨率。激光可以在視場(chǎng)之上被廣播，但然后遭受許多不足之處（使用功率來(lái)立即照亮整個(gè)場(chǎng)景，而不是一次集中在一個(gè)斑點(diǎn)上，因而耗費(fèi)額外功率），而定向激光要求操控，這傳統(tǒng)上將依靠精確的機(jī)械部件。

附圖說(shuō)明

以下描述包括具有作為本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)示例而給出的圖示的附圖的討論。附圖應(yīng)當(dāng)作為示例而非作為限制而加以理解。如本文中所使用，對(duì)一個(gè)或多個(gè)“實(shí)施例”的引用應(yīng)被理解為描述包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)中的特定特征、結(jié)構(gòu)和/或特性。因而，出現(xiàn)在本文中的諸如“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在可替換實(shí)施例中”之類的短語(yǔ)描述本發(fā)明的各種實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)，且不一定全部指代相同的實(shí)施例。然而，它們也不一定是相互排斥的。

圖1是具有集成固態(tài)LIDAR電路的系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖。

圖2是集成固態(tài)LIDAR電路的頂視圖的實(shí)施例的框圖。

圖3A-3B是集成固態(tài)LIDAR電路的橫截面的實(shí)施例的框圖。

圖4是具有鏡耦合器的LIDAR電路的實(shí)施例的框圖。

圖5A是具有成角度的端面的LIDAR電路的實(shí)施例的框圖。

圖5B是具有成角度的端面的LIDAR電路的另一個(gè)實(shí)施例的框圖。

圖6是利用固態(tài)LIDAR電路形成的信號(hào)波束的實(shí)施例的表示。

圖7是用于利用固態(tài)LIDAR電路進(jìn)行成像的過(guò)程的實(shí)施例的流程圖。

圖8是在其中可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)LIDAR電路的計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖。

圖9是在其中可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)LIDAR電路的移動(dòng)設(shè)備的實(shí)施例的框圖。

接下來(lái)是某些細(xì)節(jié)和實(shí)現(xiàn)的描述，包括附圖的描述，其可以描繪以下描述的實(shí)施例中的一些或全部以及討論本文呈現(xiàn)的發(fā)明構(gòu)思的其它潛在實(shí)施例或?qū)崿F(xiàn)。

具體實(shí)施方式

如本文所述，固態(tài)光子器件電路包括設(shè)置在半導(dǎo)體或絕緣體中的波導(dǎo)陣列以及與波導(dǎo)選擇性地相鄰的液晶（LC）層（其在使用硅光子器件時(shí)可以具體地為硅上液晶（LCOS））。波導(dǎo)具有相鄰絕緣層（例如，氧化物），其中絕緣層具有開口以使波導(dǎo)陣列暴露于LC層。LC層可以通過(guò)控制電壓向液晶的施加來(lái)提供針對(duì)波導(dǎo)陣列的調(diào)諧。施加于LCOS的電壓可以分別調(diào)諧所有波導(dǎo)。向LCOS施加不同電壓可以創(chuàng)建相移以操控經(jīng)過(guò)波導(dǎo)的激光的波束。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣體中的開口暴露更多或更少的不同波導(dǎo)以產(chǎn)生用于每一個(gè)不同波導(dǎo)的不同相移效果。

固態(tài)光子器件的使用允許光子器件組件在半導(dǎo)體襯底中（例如，基于硅的光子器件在硅襯底中）的集成。光子器件組件可以包括用于路由光的波導(dǎo)和組合器、啟用相控陣以用于波束賦形的無(wú)源元件、重定向垂直于光子器件襯底的光的一個(gè)或多個(gè)耦合器，且可以包括激光器、調(diào)制器和/或檢測(cè)器。在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體光子器件是基于硅的，這允許使用標(biāo)準(zhǔn)硅光子傳送器晶片。標(biāo)準(zhǔn)硅光子器件處理可以被擴(kuò)展成將液晶處理到硅光子器件上。LC實(shí)現(xiàn)了折射率中的依賴于電壓的改變，其可以實(shí)現(xiàn)x和y二者的波束操控或波束賦形。

基本LIDAR系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)激光源和光電檢測(cè)器、在感興趣的場(chǎng)景或目標(biāo)之上掃描（一個(gè)或多個(gè)）波束的構(gòu)件、以及處理所觀察的數(shù)據(jù)的控制邏輯。在一個(gè)實(shí)施例中，利用LC或LCOS處理而擴(kuò)展的光子器件處理的使用可以實(shí)現(xiàn)LIDAR引擎在單個(gè)芯片上的集成，該集成與晶片級(jí)制造技術(shù)兼容。光源和檢測(cè)器（例如，激光和光電檢測(cè)器（PD））可以被創(chuàng)建在相同芯片上，或者耦合到固態(tài)LIDAR引擎。在這兩種情況中的任一種情況下，固態(tài)LIDAR引擎提供不具有移動(dòng)部件且可以以比傳統(tǒng)LIDAR引擎低得多的成本制造的LIDAR引擎。附加地，半導(dǎo)體處理技術(shù)的使用允許設(shè)備為低功率的且具有比傳統(tǒng)可用的形狀因子小得多的形狀因子。附加地，所得LIDAR電路不需要傳統(tǒng)精確機(jī)械部件，傳統(tǒng)精確機(jī)械部件不僅增加成本，而且遭受振動(dòng)和其它環(huán)境干擾。此外，固態(tài)LIDAR將不要求封裝上的密閉性密封，該密閉性密封在傳統(tǒng)上是必要的以避免灰塵和濕氣堵塞LIDAR系統(tǒng)的機(jī)械器件。

功率和大小的減小與可靠性的改進(jìn)（對(duì)環(huán)境因素的降低的靈敏度）組合可以增加3D成像的應(yīng)用。利用如本文描述的固態(tài)LIDAR的3D成像可以改進(jìn)用于游戲和圖像識(shí)別的功能性。附加地，3D成像對(duì)于以下各項(xiàng)中的應(yīng)用以及其它應(yīng)用而言更為魯棒：用于3D打印的對(duì)象的復(fù)制、用于架構(gòu)或室內(nèi)設(shè)計(jì)的室內(nèi)繪圖、自主駕駛或其它自主機(jī)器人移動(dòng)、改進(jìn)的生物測(cè)量成像。在一個(gè)實(shí)施例中，本文描述的固態(tài)LIDAR可以與慣性測(cè)量電路或單元組合以允許場(chǎng)景的高分辨率3D成像。這樣的組合設(shè)備將在常規(guī)LIDAR系統(tǒng)的低分辨率上顯著改進(jìn)。傳統(tǒng)LIDAR系統(tǒng)的低分辨率是由于對(duì)離散點(diǎn)序列進(jìn)行光柵掃描，這使空間分辨率降級(jí)。

將理解到，存在不同類型的LIDAR，包括飛行時(shí)間（TOF）和經(jīng)頻率調(diào)制的連續(xù)波（FMCW）。TOF LIDAR依靠測(cè)量所傳送的脈沖與所接收的脈沖之間的時(shí)間延遲，且因此適合于長(zhǎng)距離應(yīng)用。對(duì)于較短距離應(yīng)用，高速電子器件提供更好的成像。在FMCW系統(tǒng)中，可以在鋸齒波形中掃描激光波長(zhǎng)。所反射的波束被接收且與LIDAR系統(tǒng)（LIDAR引擎和檢測(cè)器）中的參考波束干涉。差拍信號(hào)給出這2個(gè)波束之間的頻率差，其可以被轉(zhuǎn)換成時(shí)間以及因而被轉(zhuǎn)換成對(duì)象的距離。因此，我們提出可調(diào)諧激光以提供更好的性能。

為了完成LIDAR系統(tǒng)，將生成可操控光的LIDAR引擎與一個(gè)或多個(gè)光電檢測(cè)器進(jìn)行組合以接收所反射的光。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器與LIDAR引擎電路集成。在一個(gè)實(shí)施例中，激光器也與LIDAR引擎電路集成。檢測(cè)器可以是分立的光電檢測(cè)器或者在與混合型激光器相同的過(guò)程中制造的混合型光電檢測(cè)器，其可以是作為半導(dǎo)體光子器件處理的一部分而制造的。接收器的架構(gòu)依賴于LIDAR的類型（例如，TOF或FMCW）。

圖1是具有集成固態(tài)LIDAR電路的系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖。系統(tǒng)100表示其中可以使用固態(tài)LIDAR（其也可以被稱為L(zhǎng)IDAR引擎電路或LIDAR電路）以提供3D成像的任何系統(tǒng)。設(shè)備110包括LIDAR 120以執(zhí)行目標(biāo)對(duì)象130的成像。目標(biāo)對(duì)象130可以是要成像的任何對(duì)象或場(chǎng)景（例如，抵靠背景的對(duì)象，或者對(duì)象的群組）。設(shè)備110通過(guò)發(fā)送波束賦形的光132（光信號(hào)）并處理來(lái)自光信號(hào)的反射來(lái)生成對(duì)象130的3D圖像。

設(shè)備110表示任何計(jì)算設(shè)備、手持電子設(shè)備、靜止設(shè)備、游戲系統(tǒng)、打印系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)或者可使用3D成像的其它類型的設(shè)備。設(shè)備110可以具有LIDAR 120，LIDAR 120集成到設(shè)備110中的（例如，LIDAR 120作為設(shè)備110的電子器件而集成到公共半導(dǎo)體襯底上），或者安裝或設(shè)置在設(shè)備110上或設(shè)備110中。LIDAR 120可以是電路和/或獨(dú)立設(shè)備。LIDAR 120產(chǎn)生波束賦形的光132。在一個(gè)實(shí)施例中，LIDAR 120還處理從波束賦形的光132收集的數(shù)據(jù)。

圖1在旋轉(zhuǎn)插圖中包括LIDAR 120的特寫的一個(gè)實(shí)施例。傳統(tǒng)LIDAR實(shí)現(xiàn)要求機(jī)械部件以操控所生成的光。LIDAR 120可以在沒(méi)有移動(dòng)部件的情況下操控光。將理解到，在插圖中圖示的元件的尺寸不一定按比例繪制。LIDAR 120包括襯底122，襯底122是光子器件124集成在其中或其上的硅襯底或其它襯底。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底122是基于硅的襯底。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底122是III-V襯底。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底122是絕緣體襯底。光子器件至少包括波導(dǎo)陣列以將來(lái)自光源（例如，激光器，未具體示出）的光運(yùn)送到可輸出該光作為波束賦形的光132的耦合器。

絕緣體126包括波導(dǎo)陣列和/或其它光子器件124之上的開口（未在系統(tǒng)100中看到）以選擇性地提供光子器件124和LC 128之間的界面。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣體126是氧化物層（多種不同氧化物材料中的任一種）。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣體126可以是氮化物層。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣體126可以是另一種電介質(zhì)材料。LC 128可以改變光子器件124中的波導(dǎo)的折射率。絕緣體126中的開口在波導(dǎo)陣列的各種光路徑中引入相位中的差異，這將使得多個(gè)不同相位的光信號(hào)從單個(gè)光源生成。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣體126中的開口被成形為跨光子器件124中的波導(dǎo)陣列中的各種波導(dǎo)而引入相位斜坡。例如，直接處于下述這些波導(dǎo)之上的開口：其中存在每一個(gè)波導(dǎo)的不同量被暴露于LC 128，這可以改變LC將影響每一個(gè)波導(dǎo)路徑的相位的量。

將理解到，絕緣體126中的形狀可以改變每一個(gè)波導(dǎo)路徑有多少被暴露于LC 128。因而，單個(gè)電壓水平向LC 128的施加可以導(dǎo)致所有波導(dǎo)路徑處的不同相位效果。這樣的方案與具有用于每一個(gè)不同波導(dǎo)的不同邏輯元件以引起跨波導(dǎo)陣列的相位改變的傳統(tǒng)方法形成對(duì)照。施加于LC 128的單個(gè)電壓中的差異（例如，在一定時(shí)間段內(nèi)施加一個(gè)電壓水平，并且然后施加不同的電壓水平）可以動(dòng)態(tài)地改變并操控從LIDAR 120發(fā)射的光。因而，LIDAR 120可以通過(guò)改變電壓向LCOS的施加來(lái)操控所發(fā)射的光，這繼而可以改變出現(xiàn)在每一個(gè)波導(dǎo)路徑上的相位效果。因而，LIDAR 120可以在不使用機(jī)械部件的情況下操控光束。波束賦形的光132經(jīng)過(guò)絕緣體126、LC 128以及諸如玻璃129之類的覆蓋層。玻璃層僅是示例，且可以是塑料材料或者在感興趣的（一個(gè)或多個(gè)）波長(zhǎng)處光學(xué)透明的其它材料可更換的。在插圖中表示波束賦形的光132的斜向箭頭意在圖示：光的相位可以被改變以在光上實(shí)現(xiàn)波束賦形或操控效果而不必機(jī)械地定向光。

圖2是集成固態(tài)LIDAR電路的頂視圖的實(shí)施例的框圖。系統(tǒng)200表示包括固態(tài)LIDAR電路的元件，固態(tài)LIDAR電路可以是圖1中的LIDAR 120的一個(gè)示例。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)200包括不一定是LIDAR電路的每個(gè)實(shí)現(xiàn)的一部分的元件。系統(tǒng)200包括激光器210，其可以與LIDAR電路分離。

激光器210是系統(tǒng)200的光源。在一個(gè)實(shí)施例中，激光器210可以集成在與LIDAR相同的電路上。激光器210可以直接地集成在包括光子器件組件的相同襯底上。這樣的實(shí)現(xiàn)可以提供自包含式可操控激光器。激光器210還可以被組合在下述芯片布置上的多芯片封裝或系統(tǒng)中：在該芯片布置中，激光器210是被組合在與光子器件相同的襯底上和/或封裝中的分離的管芯。激光器210還可以作為與LIDAR光子器件分離的芯片（芯片外）而被包括。

在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)200包括調(diào)制器220。如果激光器210是帶啁啾的激光器設(shè)計(jì)，則調(diào)制器220不是必要的。帶啁啾的激光器可以直接向所生成的光中提供調(diào)制。例如，經(jīng)頻率調(diào)制的連續(xù)波（FMCW）激光器帶啁啾，且不要求光信號(hào)的外部調(diào)制。在一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)制器220可以向激光信號(hào)提供幅度調(diào)制。幅度調(diào)制可以例如向脈沖激光添加。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)200使激光信號(hào)脈動(dòng)到遠(yuǎn)場(chǎng)（到目標(biāo)），并且檢測(cè)器對(duì)回波進(jìn)行計(jì)時(shí)。其它測(cè)距實(shí)現(xiàn)是可能的。在一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)制器220是環(huán)形調(diào)制器，其可以脈動(dòng)輸出以用于飛行時(shí)間（TOF）操作或者以在飛行時(shí)間或FMCW模式中編碼，以便避免來(lái)自附近的其它光源的干涉。

系統(tǒng)200包括分束器230，其是將來(lái)自激光器210的源光分束到N（諸如8或16）個(gè)通道中的機(jī)構(gòu)。N個(gè)通道由波導(dǎo)0到[N-1]（WG[0]到WG[N-1]）圖示。N個(gè)通道或波導(dǎo)是在本文中提及的波導(dǎo)陣列。N可以是將提供用于LIDAR的恰當(dāng)分辨率且將典型地為二進(jìn)制數(shù)字的任何波導(dǎo)數(shù)目。將理解到，存在對(duì)光信號(hào)進(jìn)行分束的許多不同方式。分束器230因此可以從一種實(shí)現(xiàn)到另一種實(shí)現(xiàn)而變化。在一個(gè)實(shí)施例中，分束器230是或包括多模干涉（MMI）耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，分束器230是或包括星形耦合器。

從分束器230，光信號(hào)沿路徑232通過(guò)波導(dǎo)陣列而承載，路徑232是從分束器230到耦合器250的路徑。耦合器250允許系統(tǒng)200從各種通道發(fā)射光。在一個(gè)實(shí)施例中，路徑232包括直角彎曲部以將波導(dǎo)路由到耦合器250。直角彎曲部允許在陣列的波導(dǎo)之間引入間距。間距可以允許在波導(dǎo)之間相對(duì)于彼此引入相位偏移。相位偏移或相位移位提供了實(shí)現(xiàn)所發(fā)射的波前中的波束賦形和波束操控的激光信號(hào)中的相位差。在一個(gè)實(shí)施例中，在分束器230中引入間距差異或者以某種其它方式在系統(tǒng)200中引入間距差異可以是可能的；因而，在一個(gè)實(shí)施例中可能不需要波導(dǎo)陣列中的直角彎曲部。

路徑232使波導(dǎo)陣列經(jīng)過(guò)調(diào)諧器240。調(diào)諧器240表示系統(tǒng)200中的在陣列的各種波導(dǎo)中引入相對(duì)相位偏移的機(jī)構(gòu)。在實(shí)施例中，調(diào)諧器240包括氧化物層（或者其它絕緣體層或絕緣層，其中氧化物被用作非限制性示例）中的開口，其與LIDAR的光子器件組件相鄰。氧化物中的開口使波導(dǎo)通道暴露于與氧化物層相鄰的LCOS層（或者其它LC層，其中LCOS被用作非限制性示例）的液晶。在一個(gè)實(shí)施例中，開口可以為三角形的，以使通道暴露于液晶的越來(lái)越多部分以創(chuàng)建跨通道的線性相移。例如，假定調(diào)諧器240的三角形形狀為氧化物中的開口的形狀，則與WG[1]相比，WG[0]被暴露于液晶中更少的部分，因?yàn)閃G[0]比WG[1]更接近于三角形的頂點(diǎn)。相比于將針對(duì)WG[2]（未明確示出）而存在的部分，還存在WG[1]中更少的部分被暴露于液晶中更少的部分，從一個(gè)相鄰波導(dǎo)到另一個(gè)相鄰波導(dǎo)依此類推直到WG[N-1]，其被最多地暴露于液晶。WG[N-1]被示為被定位成最靠近所圖示的三角形的底?；谑┘佑谝壕У碾妷海瑢⒋嬖趶腤G[0]到WG[N-1]的線性相移。因而，液晶可以充當(dāng)用于所有通道的單個(gè)調(diào)諧器，其從一側(cè)到另一側(cè)操控所發(fā)射的波束。

將理解到，取代使用氧化物中的開口和施加于液晶層的電壓，系統(tǒng)200可以包括控制邏輯以向每一個(gè)波導(dǎo)單獨(dú)地引入延遲信號(hào)。這樣的調(diào)諧機(jī)構(gòu)將要求更多功率并將要求比LCOS調(diào)諧機(jī)構(gòu)明顯更多的邏輯。將理解到，氧化物層中的開口不必與所圖示的內(nèi)容匹配，而是可以為直角三角形，或者可以為梯形或其它形狀。還可以存在下述配置：其中，從波導(dǎo)陣列的一側(cè)到另一側(cè)，相移不是線性的，但是不同開口形狀可以被用于向波導(dǎo)中引入其它延遲。例如，開口可以被形成為使陣列中部的波導(dǎo)暴露于最少量的液晶，且被形成為復(fù)雜形狀的，該復(fù)雜形狀以某種其它方式向不同波導(dǎo)引入不同延遲。盡管所討論的原理將對(duì)于這樣的配置而言相同，但系統(tǒng)200的圖示提供了比這樣的復(fù)雜氧化物開口圖案化更簡(jiǎn)單的解決方案。

控制邏輯242表示系統(tǒng)200中的可控制來(lái)自陣列的波導(dǎo)的光的波束賦形的邏輯。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)200包括與LCOS層交互以在波導(dǎo)中引入相位移位的控制邏輯。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)200包括與波導(dǎo)交互以引入相位移位的控制邏輯。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)200包括與耦合器250交互以控制光從系統(tǒng)200的發(fā)射的控制邏輯。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)200包括在引入期望相位偏移之前對(duì)準(zhǔn)各種波導(dǎo)中的信號(hào)的控制邏輯。例如，分束器230和/或路徑232可以向波導(dǎo)信號(hào)中相對(duì)于彼此引入不同延遲。這樣的延遲將通常被視為處于光子器件電路的操作容限內(nèi)。然而，為了仔細(xì)控制相位延遲以用于控制信號(hào)的波束賦形的目的，系統(tǒng)200可以補(bǔ)償和/或計(jì)及被引入到波導(dǎo)中的其它延遲或相移。因而，調(diào)諧可以以所有通道具有均勻相位而開始，以便更精確地引入期望相位延遲?？商鎿Q地，調(diào)諧器240的成形或操作可以補(bǔ)償由系統(tǒng)200中的光子器件的架構(gòu)引入的預(yù)期相位延遲。

在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)200可以相對(duì)于系統(tǒng)200中所示的軸而提供X和Y波束操控二者。其中向陣列的不同波導(dǎo)中引入相位移位的如所描述的相控陣可以提供x軸波束操控。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)200包括一個(gè)或多個(gè)機(jī)構(gòu)以在來(lái)自耦合器250的光輸出上引入可變折射率，這可以引入y軸波束操控。

光或激光信號(hào)通過(guò)耦合器250從系統(tǒng)200輸出。從系統(tǒng)200中所圖示的配置來(lái)看，來(lái)自耦合器250的信號(hào)的傳播方向?qū)⒌湫偷貜淖x者處的頁(yè)面直接向外。光信號(hào)被發(fā)送給目標(biāo)以引起遠(yuǎn)場(chǎng)干涉。在與遠(yuǎn)場(chǎng)干涉之后，光將作為散射光而朝向系統(tǒng)200反射回來(lái)。將理解到，完整的LIDAR系統(tǒng)將包括一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器（例如，光電檢測(cè)器）以接收在遠(yuǎn)場(chǎng)中干涉的反射光。受體或檢測(cè)器然后將信號(hào)發(fā)送給處理器或控制邏輯以解釋信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)200包括具有其它LIDAR光子器件組件的芯片上檢測(cè)器。這樣的檢測(cè)器未被明確示出。檢測(cè)器可以可替換地在芯片外。

在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)200包括一個(gè)或多個(gè)本地檢測(cè)器262、264和266以提供參考信號(hào)，其可以由處理硬件使用以處理或解釋所接收的信號(hào)。檢測(cè)器262、264和266可以被稱為監(jiān)控檢測(cè)器，其向處理硬件提供參考信息。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器262、264和/或266中的一個(gè)或多個(gè)集成在波導(dǎo)處的相同半導(dǎo)體襯底上。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)200包括光電檢測(cè)器（PD）262，其在抽頭212處分接出激光源以向所生成的原始信號(hào)提供參考。PD 262可以處于與激光器210相同的芯片上，但不一定位于與激光器210相同的襯底上。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)200包括PD 264，其在調(diào)制器220后的抽頭214處分接出。將理解到，依賴于使用什么類型的激光器210，調(diào)制器220可能是不必要的，這可以使抽頭212和抽頭214等效。在其中抽頭214與抽頭212在光學(xué)方面不同的實(shí)施例中，PD 264可以提供參考信號(hào)以指示在分束器230處接收的經(jīng)調(diào)制信號(hào)。PD 264可以將其信息提供給處理硬件。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)200包括一個(gè)或多個(gè)PD 266，其可以分接出經(jīng)相移的信號(hào)以發(fā)送出耦合器250。在一個(gè)實(shí)施例中，可以存在N個(gè)PD 266，針對(duì)每一個(gè)波導(dǎo)一個(gè)PD。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以存在比N更少的PD，并且處理硬件可以內(nèi)插來(lái)自被提供的參考信號(hào)的信息。

圖3A-3B是集成固態(tài)LIDAR電路的橫截面的實(shí)施例的框圖。電路300表示固態(tài)LIDAR引擎芯片的元件，且可以是依照本文描述的任何實(shí)施例的固態(tài)LIDAR的示例。在一個(gè)實(shí)施例中，電路300基于如所圖示的硅光子器件電路，但在另一個(gè)實(shí)施例中，可以使用其它半導(dǎo)體架構(gòu)來(lái)創(chuàng)建固態(tài)LIDAR芯片。圖3A圖示了LIDAR引擎光子器件的橫截面的實(shí)施例。圖3B圖示了硅波導(dǎo)陣列的部分的橫截面的實(shí)施例。

電路300包括SOI（絕緣體上硅）襯底310，其可以被用作在其上處理硅光子器件的襯底。氧化物層320可以表示襯底310的絕緣體。硅波導(dǎo)332可以被處理到襯底310中以將來(lái)自激光器350的光耦合到耦合器334。在一個(gè)實(shí)施例中，激光器350直接集成在襯底310上（且可以包括調(diào)制器）。在一個(gè)實(shí)施例中，被圖示為激光器350的內(nèi)容表示其中激光從芯片外激光器耦合到電路300中的區(qū)域。硅波導(dǎo)332表示波導(dǎo)陣列，如在本文中所提及并且如在圖3B中更具體地示出。

氧化物340表示與光子器件組件相鄰的氧化物層或覆蓋氧化物，且遮蓋電路300的硅光子器件。氧化物342包括開口342，其使波導(dǎo)332暴露于液晶360。在圖3B的橫截面中，未示出氧化物340，因?yàn)闄M截面是針對(duì)電路300的下述區(qū)域而提供的：其中，波導(dǎo)332未被氧化物340遮蓋，而是被暴露于液晶360。在一個(gè)實(shí)施例中，液晶360是在襯底310上處理的密封件362所圍繞的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，這樣的處理是與用于創(chuàng)建硅或其它半導(dǎo)體光子器件組件的處理例程不同的處理例程的一部分。不同處理例程甚至不一定在相同處理線或處理設(shè)施上實(shí)施。玻璃370是用于電路300的覆蓋層，且表示在感興趣的（一個(gè)或多個(gè)）波長(zhǎng)處光學(xué)透明的材料，該波長(zhǎng)指代經(jīng)由耦合器334發(fā)射的光的（一個(gè)或多個(gè)）波長(zhǎng)。

耦合器334表示下述耦合機(jī)構(gòu)：其改變光信號(hào)的方向，以發(fā)射通過(guò)波導(dǎo)332行進(jìn)以便經(jīng)過(guò)玻璃370出來(lái)到成像目標(biāo)的信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器334是光柵耦合器。在一個(gè)實(shí)施例（如關(guān)于圖4更詳細(xì)圖示和描述）中，耦合器334是基于鏡的耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器334表示耦合器陣列，正如波導(dǎo)332表示波導(dǎo)陣列?？梢源嬖谟糜诿恳粋€(gè)波導(dǎo)的耦合器或者將允許經(jīng)相位延遲的信號(hào)從電路300發(fā)射出的另一配置。將理解到，光柵是依賴于波長(zhǎng)的。但通過(guò)對(duì)激光進(jìn)行波長(zhǎng)調(diào)諧，系統(tǒng)300可以甚至利用依賴于波長(zhǎng)的光柵操控波束。

將理解到，液晶360需要兩個(gè)電極以創(chuàng)建引起波導(dǎo)陣列332中的相位移位的電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，電極382位于液晶層360和玻璃層370之間。在一個(gè)實(shí)施例中，電極384位于波導(dǎo)332和氧化物320之間。在電極382和384之間施加電壓可以改變液晶360和波導(dǎo)332之間的界面的折射率。在一個(gè)實(shí)施例中，電極382是氧化銦錫（ITO）材料。在一個(gè)實(shí)施例中，電極384是沉積在氧化物320上的材料。在另一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)300使液晶360直接偏置到波導(dǎo)，在該情況下，電極384可以表示波導(dǎo)332的摻雜。通過(guò)調(diào)節(jié)緊挨著波導(dǎo)332的液晶360上的電場(chǎng)，系統(tǒng)300可以改變相位延遲，這將操控/形成所發(fā)射的波束的波前?？梢酝ㄟ^(guò)在晶片內(nèi)的硅特征（電極384）之間施加電壓和/或在玻璃晶片上的電極（電極382）上施加電壓來(lái)改變靠近波導(dǎo)332的電場(chǎng)。相位改變可以經(jīng)由熱相位控制或基于自由載流子效應(yīng)而發(fā)生。

與關(guān)于系統(tǒng)200所描述的內(nèi)容類似，電路300可以在不使用機(jī)械波束操控或廣播照明的情況下從場(chǎng)景生成3D數(shù)據(jù)。液晶360經(jīng)由氧化物340中的開口342直接與波導(dǎo)332對(duì)接。液晶360從被分束到波導(dǎo)332的陣列中的光信號(hào)創(chuàng)建信號(hào)的相控陣。被疊覆的液晶360可以通過(guò)電壓的施加來(lái)調(diào)諧如在分離的波導(dǎo)332中提供的每一個(gè)波束分量的折射率。波導(dǎo)將信號(hào)的相控陣轉(zhuǎn)移給（一個(gè)或多個(gè)）耦合器334（其還可以被稱為發(fā)射器），以從系統(tǒng)300傳送出信號(hào)。因而，光信號(hào)可以是從電路或芯片發(fā)射的經(jīng)操控波束，并且監(jiān)控硬件（例如，光電檢測(cè)器和處理硬件）可以監(jiān)控通過(guò)被引入到光信號(hào)的各個(gè)分量中的相對(duì)相位形成的遠(yuǎn)場(chǎng)波束形狀。

電路300可以提供優(yōu)于傳統(tǒng)LIDAR系統(tǒng)的若干優(yōu)點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，電路300可以提供單芯片解決方案，其與激光器和檢測(cè)器完全集成且使用現(xiàn)有制作過(guò)程而批量制作。這樣的單芯片解決方案可以提供空間以及制造成本中的相當(dāng)大的成本節(jié)約。傳統(tǒng)LIDAR系統(tǒng)的主要成本產(chǎn)生于許多光學(xué)和機(jī)械元件的復(fù)雜且精確的組裝，這可以利用系統(tǒng)300的實(shí)施例而消除。在一個(gè)實(shí)施例中，依照系統(tǒng)300的LIDAR系統(tǒng)不包括任何移動(dòng)部件，但可以經(jīng)由電壓向電極382和384（且因而向液晶360）的施加來(lái)以電氣方式執(zhí)行所有波束操控。假設(shè)操控機(jī)構(gòu)不涉及任何機(jī)動(dòng)化而是涉及跨固態(tài)電容器施加以使液晶中的場(chǎng)發(fā)生變化的電壓，則相比于傳統(tǒng)LIDAR系統(tǒng)，系統(tǒng)300也是固有地較低功率的。如上所討論，使液晶中的場(chǎng)發(fā)生變化可以對(duì)如在每一個(gè)分離波導(dǎo)332中轉(zhuǎn)移的波束的分量進(jìn)行相位調(diào)節(jié)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)300可以通過(guò)利用芯片上調(diào)制器（未在300中具體示出，但可以依照本文描述的實(shí)施例而被包括）對(duì)波束進(jìn)行編碼來(lái)降低LIDAR對(duì)環(huán)境光或其它附近LIDAR系統(tǒng)的靈敏度。

圖4是具有鏡耦合器的LIDAR電路的實(shí)施例的框圖。電路400表示固態(tài)LIDAR引擎芯片的元件，且可以是依照本文描述的任何實(shí)施例的固態(tài)LIDAR的示例。電路400包括耦合器434中的鏡438，耦合器434是光柵耦合器的可替換方案。以其它方式，電路400的一個(gè)實(shí)施例與電路300相同。電路400包括SOI襯底410和氧化物層420，其可以提供用于硅光子器件的襯底，這類似于以上關(guān)于電路300描述的內(nèi)容。電路400還包括硅波導(dǎo)432，硅波導(dǎo)432被處理到襯底410中以將來(lái)自激光器450的光耦合到耦合器434。以上對(duì)電路300中的類似組件的描述等同地適用于電路400的組件。

附加地，氧化物440表示具有開口442以使波導(dǎo)432暴露于液晶460的覆蓋氧化物層。在一個(gè)實(shí)施例中，液晶460是在襯底410上處理的密封件462所圍繞的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，電路400包括電極482和484以向液晶460施加場(chǎng)，這類似于以上關(guān)于電路300描述的內(nèi)容。以上對(duì)電路300的類似組件的描述等同地適用于電路400的組件。在一個(gè)實(shí)施例中，開口442是還可對(duì)接氮化物436的部分的氧化物440中的開口。將理解到，氮化物436被處理到氧化物440中以用于鏡438，并且因而，開口432可以被視為氮化物中的開口，即便還有氮化物存在亦如此。

玻璃470是用于電路400的覆蓋層，且表示在感興趣的（一個(gè)或多個(gè)）波長(zhǎng)處光學(xué)透明的材料，該波長(zhǎng)指代經(jīng)由耦合器434發(fā)射的光的（一個(gè)或多個(gè)）波長(zhǎng)。耦合器434表示下述耦合機(jī)構(gòu)：其改變光信號(hào)的方向，以發(fā)射通過(guò)波導(dǎo)432行進(jìn)以便經(jīng)過(guò)玻璃470出來(lái)到成像目標(biāo)的信號(hào)。耦合器434（像以上討論的耦合器334那樣）執(zhí)行來(lái)自激光器的光從平面中向平面外的重定向。耦合器434是基于鏡的耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器434表示與波導(dǎo)陣列432對(duì)接的耦合器陣列。然而，關(guān)于鏡438，單個(gè)鏡可以執(zhí)行用于整個(gè)波導(dǎo)陣列的信號(hào)重定向。鏡438是下述表面：該表面被處理到氧化物440上以產(chǎn)生將引起光從波導(dǎo)432的全內(nèi)反射（TIR）的折射角。在一個(gè)實(shí)施例中，鏡438僅僅是氮化物436和氧化物440之間的界面表面。在一個(gè)實(shí)施例中，鏡438包括金屬或金屬物質(zhì)以產(chǎn)生該TIR。在一個(gè)實(shí)施例中，鏡438與頻率無(wú)關(guān)，這與基于光柵的耦合器不同。因而，電路400可以反射與源芯片正交的光，該源芯片對(duì)于可能被激光器450使用的激光的任何可調(diào)諧頻率而言具有相同性能。因而，相比于具有基于光柵的耦合器的可比較的電路而言，電路450可以提供用于FMCW LIDAR系統(tǒng)的更好性能。

圖5A是具有成角度的端面的LIDAR電路的橫截面的實(shí)施例的框圖。電路502表示依照本文描述的任何實(shí)施例的LIDAR電路。在一個(gè)實(shí)施例中，SOI襯底510、氧化物520、波導(dǎo)532、氧化物540、液晶560、玻璃570、電極582和電極584類似于以上關(guān)于電路300描述的任何實(shí)施例的共同組件。除以上描述的內(nèi)容外，電路502圖示了在玻璃570和電極582之間延伸的密封件562。具體地，密封層被圖示為陰影以便在圖中更容易可見。類似于玻璃570，密封件562對(duì)于將從電路502發(fā)射的感興趣的（一個(gè)或多個(gè)）波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)可以是光學(xué)透明的。

在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器534是光柵耦合器，如所示。耦合器534可以可替換地為基于鏡的耦合器，諸如以上關(guān)于電路400圖示和描述的基于鏡的耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，電路502包括氧化物540中的一個(gè)或多個(gè)棱鏡552。在這樣的實(shí)施例中，氧化物層540可以被稱為閃耀覆層。棱鏡552在與波導(dǎo)532的平面正交的平面中擴(kuò)散源光，諸如所圖示的內(nèi)容。在一個(gè)實(shí)施例中，棱鏡552使電路502能夠在x軸中執(zhí)行波束操控（如在電路200中所圖示）。棱鏡552還可以被稱為成角度的端面，其被定位在耦合器534之上，或者相對(duì)于耦合器定位以擴(kuò)散由耦合器534發(fā)射的光。

圖5B是具有成角度的端面的LIDAR電路的橫截面的另一個(gè)實(shí)施例的框圖。盡管電路502圖示了氧化物層中的棱鏡或成角度的端面，但電路504圖示了液晶層中的棱鏡或成角度的端面。在一個(gè)實(shí)施例中，SOI襯底510、氧化物520、波導(dǎo)532、氧化物540、液晶560、玻璃570、電極582和電極584類似于以上關(guān)于電路300描述的任何實(shí)施例的共同組件。類似于電路502，電路504也圖示了在玻璃570和電極582之間延伸的密封件562。

在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器534是光柵耦合器，如所示。耦合器534可以可替換地為基于鏡的耦合器，諸如以上關(guān)于電路400圖示和描述的基于鏡的耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，電路504包括液晶560中的一個(gè)或多個(gè)棱鏡554。在這樣的實(shí)施例中，可以通過(guò)在LCOS處理中使用用于玻璃層570的結(jié)構(gòu)化玻璃來(lái)形成液晶層560中的棱鏡554。類似于棱鏡552，棱鏡554可以在與波導(dǎo)532的平面正交的平面中擴(kuò)散源光，諸如所圖示的內(nèi)容。棱鏡554可以被稱為成角度的端面，其被定位在耦合器534之上，或者相對(duì)于耦合器定位以擴(kuò)散由耦合器534發(fā)射的光。在一個(gè)實(shí)施例中，電路502的棱鏡552可以與電路504的棱鏡554組合。因而，LIDAR電路可以被配置有氧化物層、液晶層或二者上的光柵耦合器或鏡耦合器和成角度的端面的任何組合。

圖6是利用固態(tài)LIDAR電路形成的信號(hào)波束的實(shí)施例的表示。圖610和620圖示了依照本文描述的實(shí)施例的從固態(tài)LIDAR發(fā)射的光束信號(hào)的示例遠(yuǎn)場(chǎng)光束剖面圖。圖610和620表示：圖610可以圖示當(dāng)波導(dǎo)陣列的所有通道同相時(shí)的光束。圖620可以圖示當(dāng)將線性相位斜坡應(yīng)用于波導(dǎo)陣列的通道時(shí)的光束。垂直軸表示如以dB為單位測(cè)量的相對(duì)于主瓣（對(duì)于圖610，瓣612；以及對(duì)于圖620，瓣622）的相對(duì)功率。水平軸表示如以度為單位測(cè)量的與陣列垂直的軸（通過(guò)示出）。

在圖610中，瓣612處于近似零度。將觀察到，對(duì)于其它瓣，存在近似14dB噪聲抑制614或更多。在圖620中，瓣622被移位到近似-9度。更具體地，圖620表示0.8π/通道（每通道正0.8π弧度）的相位斜坡的一個(gè)實(shí)施例。-0.8π/通道（每通道負(fù)0.8π弧度）的相位斜坡將是圖620的鏡像，其中瓣622被移位到近似+9度。將觀察到，噪聲抑制被維持，如通過(guò)噪聲抑制624所圖示。因而，固態(tài)LIDAR電路可以在14dB或更高的噪聲抑制的情況下實(shí)現(xiàn)近似18度的操控。

將理解到，主要瓣的移位可以通過(guò)在玻璃層與其中處理波導(dǎo)陣列的半導(dǎo)體襯底之間施加電壓而實(shí)現(xiàn)。因而，跨在與波導(dǎo)陣列相鄰（通過(guò)覆層中的開口）的部分上包括的液晶層而生成電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)棱鏡存在于液晶與覆層氧化物的界面處，或者存在于液晶與玻璃層的界面處，或者存在于這二者處。LIDAR引擎電路可以調(diào)諧（一個(gè)或多個(gè)）棱鏡的折射率，并操控向目標(biāo)發(fā)射的光。

將理解到，LIDAR引擎電路的空間分辨率將依賴于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。例如，圖610和620可能適用于具有近似16個(gè)通道（在系統(tǒng)200中，N=16）的LIDAR系統(tǒng)。對(duì)于其中N大于16的實(shí)施例，更高分辨率是可實(shí)現(xiàn)的。附加地，深度分辨率可以依賴于所使用的激光器的類型而從個(gè)位數(shù)毫米分辨率變化到數(shù)十微米的分辨率。

在一個(gè)實(shí)施例中，依照本文描述的實(shí)施例的LIDAR引擎電路僅要求三個(gè)模擬電氣輸入：一個(gè)創(chuàng)建用于相控陣的相位移位，一個(gè)用于棱鏡調(diào)諧，并且一個(gè)用于接地。相比而言，傳統(tǒng)LIDAR系統(tǒng)要求多得多的模擬輸入。例如，J. K. Doylend et al, Hybrid III/V silicon photonic source with integrated 1D free-space beam steering, Optics Letters 37 (20), p. 4257-9 (2012)已經(jīng)示出了要求N+1個(gè)輸入的1D陣列（意味著比通道數(shù)目多至少一個(gè)輸入）。作為另一個(gè)示例，J. Sun et al, Large-scale nanophotonic phased array, Nature 493, p. 195-9 (2013)已經(jīng)示出了要求N^2個(gè)輸入的2D陣列。因而，LIDAR引擎電路的實(shí)施例可以提供系統(tǒng)級(jí)復(fù)雜度的顯著簡(jiǎn)化。

圖7是用于利用固態(tài)LIDAR電路進(jìn)行成像的過(guò)程的實(shí)施例的流程圖。用于3D成像的過(guò)程700的實(shí)施例可以由依照本文描述的任何實(shí)施例的固態(tài)LIDAR引擎來(lái)執(zhí)行。LIDAR系統(tǒng)生成源激光信號(hào)702。在一個(gè)實(shí)施例中，激光器是集成在包括波導(dǎo)陣列和波束操控機(jī)構(gòu)的相同LIDAR引擎電路上的激光器。在一個(gè)實(shí)施例中，激光器是對(duì)LIDAR引擎而言芯片外的。

在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)分接出激光源信號(hào)以用作參考信號(hào)704。在一個(gè)實(shí)施例中，LIDAR系統(tǒng)包括調(diào)制器以調(diào)制源光706。在一個(gè)實(shí)施例中，激光器是可調(diào)制源光的經(jīng)調(diào)制的激光器。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)分接出經(jīng)調(diào)制的源光信號(hào)以用作參考信號(hào)708。

LIDAR系統(tǒng)包括分束器以將源光分束到多個(gè)通道中710。系統(tǒng)沿用于波導(dǎo)陣列的每一個(gè)波導(dǎo)的波導(dǎo)路徑傳播多個(gè)通道的光。波導(dǎo)路徑將波導(dǎo)傳遞到波束操控機(jī)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，波導(dǎo)路徑傳遞到氧化物中的開口712，該開口可以使波導(dǎo)暴露于液晶層，這可以在波導(dǎo)陣列的不同通道中引入相位變化。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可以包括控制邏輯，其在波導(dǎo)陣列的波導(dǎo)中引入相位延遲以操控波束。

在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)確定要應(yīng)用什么相位以對(duì)用于3D成像的當(dāng)前光發(fā)射進(jìn)行波束操控714。系統(tǒng)可以跨液晶層施加電壓以動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)波導(dǎo)陣列的不同波導(dǎo)中的光的相位和相位偏移716。相位偏移形成從LIDAR電路發(fā)射的波束。不同電壓順序地向液晶的施加可以動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)相位偏移并操控波束。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)向陣列中的所有波導(dǎo)應(yīng)用相位調(diào)節(jié)。在一個(gè)實(shí)施例中，除一個(gè)波導(dǎo)外的所有波導(dǎo)被調(diào)節(jié)。系統(tǒng)經(jīng)由波導(dǎo)陣列將經(jīng)相位調(diào)節(jié)的光傳播到耦合器718。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)在耦合器附近分接出經(jīng)相位調(diào)節(jié)的光720。所分接出的光可以是用于處理反射光的參考信號(hào)。

LIDAR電路將光傳送到目標(biāo)或成像場(chǎng)722，并利用一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器捕獲反射光724。檢測(cè)器可以在與LIDAR引擎相同的芯片上，或者在不同的芯片上。系統(tǒng)例如通過(guò)對(duì)照一個(gè)或多個(gè)參考信號(hào)比較所捕獲的光來(lái)處理所捕獲的光信號(hào)726。參考信號(hào)可以是通過(guò)在源激光器與耦合器之間分接出光信號(hào)而提供的信號(hào)。系統(tǒng)可以將信息發(fā)送給執(zhí)行信號(hào)處理且生成3D圖像的處理器或處理邏輯728。

在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)通過(guò)波導(dǎo)陣列中的各種不同相位調(diào)節(jié)來(lái)操控波束。因而，系統(tǒng)可以確定是否改變波束賦形或改變波導(dǎo)陣列內(nèi)的偏移以產(chǎn)生不同成像信息730。如果系統(tǒng)已經(jīng)執(zhí)行所需要的所有成像（730“否”分支），則系統(tǒng)結(jié)束3D成像過(guò)程。如果系統(tǒng)尚未執(zhí)行所需要的所有成像（730“是”分支），則系統(tǒng)將再次確定針對(duì)當(dāng)前波束操控而使用什么相位偏移714。

圖8是在其中可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)LIDAR電路的計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖。系統(tǒng)800表示依照本文描述的任何實(shí)施例的計(jì)算設(shè)備，且可以是膝上型計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、游戲或娛樂(lè)控制系統(tǒng)、掃描儀、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、路由或交換設(shè)備、或者其它電子設(shè)備。系統(tǒng)800包括處理器820，其提供用于系統(tǒng)800的指令的處理、操作管理和執(zhí)行。處理器820可能包括任何類型的微處理器、中央處理單元（CPU）、處理核或其它處理硬件以提供用于系統(tǒng)800的處理。處理器820控制系統(tǒng)800的總體操作，且可以是或包括一個(gè)或多個(gè)可編程通用或?qū)Ｓ梦⑻幚砥?、?shù)字信號(hào)處理器（DSP）、可編程控制器、專用集成電路（ASIC）、可編程邏輯器件（PLD）等或這樣的設(shè)備的組合。

存儲(chǔ)器子系統(tǒng)830表示系統(tǒng)800的主存儲(chǔ)器，并為要由處理器820執(zhí)行的代碼或要在執(zhí)行例程時(shí)使用的數(shù)據(jù)值提供臨時(shí)存儲(chǔ)。存儲(chǔ)器子系統(tǒng)830可以包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備，諸如只讀存儲(chǔ)器（ROM）、閃速存儲(chǔ)器、一個(gè)或多個(gè)種類的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）或其它存儲(chǔ)器設(shè)備、或者這樣的設(shè)備的組合。存儲(chǔ)器子系統(tǒng)830除其它外還存儲(chǔ)并托管操作系統(tǒng)（OS）836以提供用于在系統(tǒng)800中執(zhí)行指令的軟件平臺(tái)。附加地，從存儲(chǔ)器子系統(tǒng)830存儲(chǔ)和執(zhí)行其它指令838以提供系統(tǒng)800的邏輯和處理。OS 836和指令838由處理器820執(zhí)行。存儲(chǔ)器子系統(tǒng)830包括存儲(chǔ)器設(shè)備832，其中它存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、指令、程序或其它項(xiàng)目。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器子系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器控制器834，其是生成且發(fā)布命令給存儲(chǔ)器設(shè)備832的存儲(chǔ)器控制器。將理解到，存儲(chǔ)器控制器834可以是處理器820的物理部件。

處理器820和存儲(chǔ)器子系統(tǒng)830耦合到總線/總線系統(tǒng)810。總線810是表示通過(guò)適當(dāng)橋、適配器和/或控制器連接的任何一個(gè)或多個(gè)分離的物理總線、通信線路/接口和/或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的抽象概念。因此，總線810可以包括例如以下各項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)：系統(tǒng)總線、外圍組件互連（PCI）總線、超傳輸或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)（ISA）總線、小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口（SCSI）總線、通用串行總線（USB）或者電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）標(biāo)準(zhǔn)1394總線（通常稱為“火線”）。總線810的總線還可以對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)接口850中的接口。

系統(tǒng)800還包括耦合到總線810的一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出（I/O）接口840、網(wǎng)絡(luò)接口850、一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部大容量存儲(chǔ)設(shè)備860和外圍接口870。I/O接口840可以包括一個(gè)或多個(gè)接口組件，用戶通過(guò)其來(lái)與系統(tǒng)800交互（例如，視頻、音頻和/或字母數(shù)字對(duì)接）。網(wǎng)絡(luò)接口850為系統(tǒng)800提供通過(guò)一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程設(shè)備（例如，服務(wù)器、其它計(jì)算設(shè)備）通信的能力。網(wǎng)絡(luò)接口850可以包括以太網(wǎng)適配器、無(wú)線互連組件、USB（通用串行總線）、或者其它基于有線或無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的或?qū)Ｓ械慕涌凇?/p>

存儲(chǔ)裝置860可以是或包括用于以非易失性方式存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的任何常規(guī)介質(zhì)，諸如一個(gè)或多個(gè)基于磁、固態(tài)或光學(xué)的盤或組合。存儲(chǔ)裝置860以持久性狀態(tài)保持代碼或指令以及數(shù)據(jù)862（即，值被保留，盡管向系統(tǒng)800的電力中斷）。存儲(chǔ)裝置860可以一般被視為“存儲(chǔ)器”，盡管存儲(chǔ)器830是向處理器820提供指令的執(zhí)行或操作存儲(chǔ)器。盡管存儲(chǔ)裝置860是非易失性的，但存儲(chǔ)器830可以包括易失性存儲(chǔ)器（即，如果向系統(tǒng)800的電力中斷，則數(shù)據(jù)的狀態(tài)或值是不確定的）。

外圍接口870可以包括未在上文中具體提及的任何硬件接口。外設(shè)一般指代依賴性地連接到系統(tǒng)800的設(shè)備。依賴性連接是下述這樣的連接：其中系統(tǒng)800提供操作在其上執(zhí)行且用戶與其交互的軟件和/或硬件平臺(tái)。

在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)800包括固態(tài)LIDAR 880。在一個(gè)實(shí)施例中，LIDAR 880是包括一個(gè)或多個(gè)芯片的系統(tǒng)，其允許LIDAR執(zhí)行光信號(hào)的非機(jī)械波束賦形/操控以執(zhí)行3D成像。在一個(gè)實(shí)施例中，LIDAR 880可以是與系統(tǒng)800的其它組件封裝在一起的單個(gè)芯片。在一個(gè)實(shí)施例中，LIDAR 880將成像信息（其可以包括參考信號(hào)）發(fā)送給處理器820以用于處理。LIDAR 880可以包括依照本文描述的任何實(shí)施例的LIDAR引擎電路，且啟用系統(tǒng)800以用于多種不同成像應(yīng)用。

圖9是在其中可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)LIDAR電路的移動(dòng)設(shè)備的實(shí)施例的框圖。設(shè)備900表示移動(dòng)計(jì)算設(shè)備，諸如計(jì)算平板、移動(dòng)電話或智能電話、無(wú)線使能電子閱讀器、可穿戴計(jì)算設(shè)備或其它移動(dòng)設(shè)備。將理解到，總體示出了組件中的某些，并且未在設(shè)備900中示出這樣的設(shè)備的所有組件。

設(shè)備900包括處理器910，其執(zhí)行設(shè)備900的主要處理操作。處理器910可以包括一個(gè)或多個(gè)物理設(shè)備，諸如微處理器、應(yīng)用處理器、微控制器、可編程邏輯器件或其它處理構(gòu)件。由處理器910執(zhí)行的處理操作包括在其上執(zhí)行應(yīng)用和/或設(shè)備功能的操作平臺(tái)或操作系統(tǒng)的執(zhí)行。處理操作包括涉及與人類用戶或與其它設(shè)備的I/O（輸入/輸出）的操作、涉及功率管理的操作、和/或涉及將設(shè)備900連接到另一個(gè)設(shè)備的操作。處理操作還可以包括涉及音頻I/O和/或顯示I/O的操作。

在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備900包括音頻子系統(tǒng)920，其表示與向計(jì)算設(shè)備提供音頻功能相關(guān)聯(lián)的硬件（例如，音頻硬件和音頻電路）和軟件（例如，驅(qū)動(dòng)器、編解碼器）組件。音頻功能可以包括揚(yáng)聲器和/或頭戴受話器輸出以及麥克風(fēng)輸入。用于這樣的功能的設(shè)備可以集成到設(shè)備900中或者連接到設(shè)備900。在一個(gè)實(shí)施例中，用戶通過(guò)提供由處理器910接收和處理的音頻命令來(lái)與設(shè)備900交互。

顯示子系統(tǒng)930表示提供視覺(jué)和/或觸覺(jué)顯示以供用戶與計(jì)算設(shè)備交互的硬件（例如，顯示設(shè)備）和軟件（例如，驅(qū)動(dòng)器）組件。顯示子系統(tǒng)930包括顯示接口932，其包括用于向用戶提供顯示的特定屏幕或硬件設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，顯示接口932包括執(zhí)行涉及顯示的至少一些處理的與處理器910分離的邏輯。在一個(gè)實(shí)施例中，顯示子系統(tǒng)930包括向用戶提供輸出和輸入二者的觸摸屏設(shè)備。

I/O控制器940表示涉及與用戶的交互的硬件設(shè)備和軟件組件。I/O控制器940可以操作為管理作為音頻子系統(tǒng)920和/或顯示子系統(tǒng)930的一部分的硬件。附加地，I/O控制器940圖示了用于連接到設(shè)備900的附加設(shè)備的連接點(diǎn)，用戶可能通過(guò)該連接點(diǎn)來(lái)與系統(tǒng)交互。例如，可附連到設(shè)備900的設(shè)備可能包括麥克風(fēng)設(shè)備、揚(yáng)聲器或立體聲系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)或其它顯示設(shè)備、鍵盤或鍵區(qū)設(shè)備、或者供諸如讀卡器或其它設(shè)備之類的具體應(yīng)用所使用的其它I/O設(shè)備。

如上文所提及，I/O控制器940可以與音頻子系統(tǒng)920和/或顯示子系統(tǒng)930交互。例如，通過(guò)麥克風(fēng)或其它音頻設(shè)備的輸入可以提供用于設(shè)備900的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用或功能的輸入或命令。附加地，取代顯示輸出或除顯示輸出外，可以提供音頻輸出。在另一個(gè)示例中，如果顯示子系統(tǒng)包括觸摸屏，則顯示設(shè)備還充當(dāng)輸入設(shè)備，其可以至少部分地由I/O控制器940管理。在設(shè)備900上還可以存在附加按鈕或開關(guān)以提供由I/O控制器940管理的I/O功能。

在一個(gè)實(shí)施例中，I/O控制器940管理設(shè)備，諸如加速度計(jì)、相機(jī)、光傳感器或其它環(huán)境傳感器、陀螺儀、全球定位系統(tǒng)（GPS）或者可被包括在設(shè)備900中的其它硬件。輸入可以是直接用戶交互的一部分，以及向系統(tǒng)提供環(huán)境輸入以影響其操作（諸如過(guò)濾噪聲、調(diào)節(jié)顯示器以用于明亮度檢測(cè)、針對(duì)相機(jī)應(yīng)用閃光、或者其它特征）。在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備900包括電力管理裝置950，其管理電池電力使用、電池的充電以及涉及電力節(jié)約操作的特征。

存儲(chǔ)器子系統(tǒng)960包括用于將信息存儲(chǔ)在設(shè)備900中的（一個(gè)或多個(gè)）存儲(chǔ)器設(shè)備962。存儲(chǔ)器子系統(tǒng)960可以包括非易失性（如果向存儲(chǔ)器設(shè)備的電力中斷，狀態(tài)不改變）和/或易失性（如果向存儲(chǔ)器設(shè)備的電力中斷，狀態(tài)是不確定的）存儲(chǔ)器設(shè)備。存儲(chǔ)器960可以存儲(chǔ)應(yīng)用數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、音樂(lè)、照片、文檔或其它數(shù)據(jù)、以及涉及系統(tǒng)900的應(yīng)用和功能的執(zhí)行的系統(tǒng)數(shù)據(jù)（不論是長(zhǎng)期的還是臨時(shí)的）。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器子系統(tǒng)960包括存儲(chǔ)器控制器964（其還可以被視為系統(tǒng)900的控制的一部分，且可以潛在地被視為處理器910的一部分）。存儲(chǔ)器控制器964包括調(diào)度器以生成并發(fā)布命令給存儲(chǔ)器設(shè)備962。

連接970包括使設(shè)備900能夠與外部設(shè)備通信的硬件設(shè)備（例如，無(wú)線和/或有線連接器和通信硬件）和軟件組件（例如，驅(qū)動(dòng)器、協(xié)議棧）。外部設(shè)備可以是分離的設(shè)備，諸如其它計(jì)算設(shè)備、無(wú)線接入點(diǎn)或基站、以及外設(shè)，諸如頭戴式耳機(jī)、打印機(jī)或其它設(shè)備。

連接970可以包括多種不同類型的連接。概括地說(shuō)，設(shè)備900被圖示有蜂窩連接972和無(wú)線連接974。蜂窩連接972一般指代由無(wú)線運(yùn)營(yíng)商提供的蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接，諸如經(jīng)由GSM（全球移動(dòng)通信系統(tǒng)）或變形或衍生物、CDMA（碼分多址）或變形或衍生物、TDM（時(shí)分復(fù)用）或變形或衍生物、LTE（長(zhǎng)期演進(jìn)——還稱為“4G”）、或者其它蜂窩服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)而提供的蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接。無(wú)線連接974指代非蜂窩的無(wú)線連接，且可以包括個(gè)域網(wǎng)（諸如藍(lán)牙）、局域網(wǎng)（諸如WiFi）和/或廣域網(wǎng)（諸如WiMax）或者其它無(wú)線通信。無(wú)線通信指代通過(guò)使用經(jīng)由非固體介質(zhì)的調(diào)制電磁輻射而對(duì)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移。有線通信通過(guò)固體通信介質(zhì)而發(fā)生。

外圍連接980包括硬件接口和連接器以及軟件組件（例如，驅(qū)動(dòng)器、協(xié)議棧）以進(jìn)行外圍連接。將理解到，設(shè)備900可以既是去往其它計(jì)算設(shè)備的外圍設(shè)備（“去往”982）以及又具有連接到它的外圍設(shè)備（“來(lái)自”984）。設(shè)備900通常具有“對(duì)接（docking）”連接器以出于諸如管理（例如，下載和/或上傳、改變、同步）設(shè)備900上的內(nèi)容之類的目的而連接到其它計(jì)算設(shè)備。附加地，對(duì)接連接器可以允許設(shè)備900連接到某些外設(shè)，其允許設(shè)備900控制例如向視聽或其它系統(tǒng)的內(nèi)容輸出。

除專有對(duì)接連接器或其它專有連接硬件外，設(shè)備900可以經(jīng)由常用的或基于標(biāo)準(zhǔn)的連接器來(lái)進(jìn)行外圍連接980。常用類型可以包括通用串行總線（USB）連接器（其可以包括多種不同硬件接口中的任一種）、包括MiniDisplayPort（MDP）的DisplayPort、高清晰度多媒體接口（HDMI）、火線或其它類型。

在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)900包括固態(tài)LIDAR 990。在一個(gè)實(shí)施例中，LIDAR 990是包括一個(gè)或多個(gè)芯片的系統(tǒng)，其允許LIDAR執(zhí)行光信號(hào)的非機(jī)械波束賦形/操控以執(zhí)行3D成像。在一個(gè)實(shí)施例中，LIDAR 990可以是與系統(tǒng)900的其它組件封裝在一起的單個(gè)芯片。在一個(gè)實(shí)施例中，LIDAR 990將成像信息（其可以包括參考信號(hào)）發(fā)送給處理器910以用于處理。LIDAR 990可以包括依照本文描述的任何實(shí)施例的LIDAR引擎電路，且啟用系統(tǒng)900以用于多種不同成像應(yīng)用。

在一個(gè)方面中，一種電路設(shè)備包括：耦合到分束器的襯底中的波導(dǎo)陣列，分束器將源光分束到波導(dǎo)陣列中；襯底上的絕緣層，絕緣層具有開口以暴露波導(dǎo)陣列的路徑的部分；以及液晶層，處于絕緣層上且處于通過(guò)絕緣層中的開口暴露的波導(dǎo)陣列的路徑的部分上，其中電壓向液晶的施加改變通過(guò)絕緣層中的開口暴露的波導(dǎo)陣列中的所有波導(dǎo)的相對(duì)相位。

在一個(gè)實(shí)施例中，襯底包括硅襯底。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣層包括氧化物層。在一個(gè)實(shí)施例中，液晶層包括硅上液晶（LCOS）層。在一個(gè)實(shí)施例中，開口包括跨波導(dǎo)陣列的三角形形狀的開口，其中三角形形狀的開口具有其最靠近一個(gè)波導(dǎo)的頂點(diǎn)，并且三角形形狀暴露每一個(gè)隨后相鄰波導(dǎo)的更多部分以提供跨陣列的波導(dǎo)的增大相移。在一個(gè)實(shí)施例中，電路設(shè)備還包括：集成在襯底中的耦合器，從波導(dǎo)陣列接收光并且通過(guò)液晶層來(lái)耦合光。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器包括光柵耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器包括鏡耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，電路設(shè)備還包括：耦合器之上的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面，其擴(kuò)散光。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)成角度的端面包括絕緣層中的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)成角度的端面包括液晶層中的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面。在一個(gè)實(shí)施例中，電路設(shè)備還包括：分束器之前的調(diào)制器，調(diào)制從激光源接收的源光。在一個(gè)實(shí)施例中，電路設(shè)備還包括：集成在襯底中的激光器設(shè)備，生成源光以經(jīng)過(guò)分束器到波導(dǎo)陣列中。

在一個(gè)方面中，一種集成光子芯片包括：集成在襯底中的波導(dǎo)陣列；集成在襯底中的分束器，從激光器接收源光并且將源光分束到波導(dǎo)陣列中；襯底上的絕緣層，絕緣層具有開口以暴露波導(dǎo)陣列的路徑的部分；液晶層，處于絕緣層上且處于通過(guò)絕緣層中的開口暴露的波導(dǎo)陣列的路徑的部分上，其中電壓向液晶的施加改變通過(guò)絕緣層中的開口暴露的波導(dǎo)陣列中的所有波導(dǎo)的相對(duì)相位；以及集成在襯底中的光電檢測(cè)器，從波導(dǎo)接收光作為參考信號(hào)來(lái)對(duì)照所檢測(cè)的遠(yuǎn)場(chǎng)散射光進(jìn)行比較。

在一個(gè)實(shí)施例中，襯底包括硅襯底。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣層包括氧化物層。在一個(gè)實(shí)施例中，液晶層包括硅上液晶（LCOS）層。在一個(gè)實(shí)施例中，開口包括跨波導(dǎo)陣列的三角形形狀的開口，其中三角形形狀的開口具有其最靠近一個(gè)波導(dǎo)的頂點(diǎn)，并且三角形形狀暴露每一個(gè)隨后相鄰波導(dǎo)的更多部分以提供跨陣列的波導(dǎo)的增大相移。在一個(gè)實(shí)施例中，集成光子芯片還包括：光電檢測(cè)器，在分束器之前分接出源光作為參考信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，集成光子芯片還包括：集成在襯底中的耦合器，從波導(dǎo)陣列接收光并且通過(guò)液晶層來(lái)耦合光。在一個(gè)實(shí)施例中，集成光子芯片還包括：光電檢測(cè)器，在耦合器處分接出光作為參考信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器包括光柵耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器包括鏡耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，光子芯片還包括：耦合器之上的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面，其擴(kuò)散光。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)成角度的端面包括氧化物層中的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)成角度的端面包括液晶層中的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面。在一個(gè)實(shí)施例中，光子芯片還包括：分束器之前的調(diào)制器，調(diào)制從激光源接收的源光。在一個(gè)實(shí)施例中，光子芯片還包括：集成在襯底中的激光器設(shè)備，生成在分束器處接收的源光。

在一個(gè)方面中，一種方法包括：在集成于襯底中的分束器處接收源光；利用分束器將源光分束到集成于襯底中的波導(dǎo)陣列中，以使源光經(jīng)過(guò)包括集成在襯底上的絕緣層中的開口的波導(dǎo)路徑并且使波導(dǎo)陣列暴露于集成在絕緣層上的液晶層；通過(guò)向液晶層施加電壓來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)陣列的波導(dǎo)中的光的相位；以及將經(jīng)相位調(diào)節(jié)的光從波導(dǎo)傳送到目標(biāo)對(duì)象。

在一個(gè)實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)相位包括將電壓施加于液晶層以生成跨波導(dǎo)的相位斜坡。在一個(gè)實(shí)施例中，液晶層包括硅上液晶（LCOS）層。在一個(gè)實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)相位包括跨成像場(chǎng)對(duì)源光進(jìn)行波束操控。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底包括硅襯底。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣層包括氧化物層。在一個(gè)實(shí)施例中，開口包括跨波導(dǎo)陣列的三角形形狀的開口，其中三角形形狀的開口具有其最靠近一個(gè)波導(dǎo)的頂點(diǎn)，并且三角形形狀暴露每一個(gè)隨后相鄰波導(dǎo)的更多部分以提供跨陣列的波導(dǎo)的增大相移。在一個(gè)實(shí)施例中，方法還包括：利用分束器之前的光電檢測(cè)器分接出源光作為參考信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，方法還包括：利用集成在襯底中的耦合器從波導(dǎo)陣列接收光以從波導(dǎo)陣列接收光并且通過(guò)液晶層來(lái)耦合光。在一個(gè)實(shí)施例中，方法還包括：利用耦合器處的光電檢測(cè)器分接出光作為參考信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器包括光柵耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器包括鏡耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，方法還包括：利用耦合器之上的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面擴(kuò)散光。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)成角度的端面包括氧化物層中的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)成角度的端面包括液晶層中的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面。在一個(gè)實(shí)施例中，方法還包括：調(diào)制從激光源接收的源光。在一個(gè)實(shí)施例中，方法還包括：利用集成在襯底中的激光器設(shè)備生成源光。

在一個(gè)方面中，一種制造品包括具有存儲(chǔ)在其上的內(nèi)容的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述內(nèi)容在被執(zhí)行時(shí)執(zhí)行用于光檢測(cè)和測(cè)距的操作，包括：在集成于襯底中的分束器處接收源光；利用分束器將源光分束到集成于襯底中的波導(dǎo)陣列中，以使源光經(jīng)過(guò)包括集成于襯底上的絕緣層中的開口的波導(dǎo)路徑并且使波導(dǎo)陣列暴露于集成在絕緣層上的液晶層；通過(guò)向液晶層施加電壓來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)陣列的波導(dǎo)中的光的相位；以及將經(jīng)相位調(diào)節(jié)的光從波導(dǎo)傳送到目標(biāo)對(duì)象。

在一個(gè)實(shí)施例中，用于動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)相位的內(nèi)容包括用于向液晶層施加電壓以生成跨波導(dǎo)的相位斜坡的內(nèi)容。在一個(gè)實(shí)施例中，液晶層包括硅上液晶（LCOS）層。在一個(gè)實(shí)施例中，用于動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)相位的內(nèi)容包括用于跨成像場(chǎng)對(duì)源光進(jìn)行波束操控的內(nèi)容。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底包括硅襯底。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣層包括氧化物層。在一個(gè)實(shí)施例中，開口包括跨波導(dǎo)陣列的三角形形狀的開口，其中三角形形狀的開口具有其最靠近一個(gè)波導(dǎo)的頂點(diǎn)，并且三角形形狀暴露每一個(gè)隨后相鄰波導(dǎo)的更多部分以提供跨陣列的波導(dǎo)的增大相移。在一個(gè)實(shí)施例中，制造品還包括用于利用分束器之前的光電檢測(cè)器分接出源光作為參考信號(hào)的內(nèi)容。在一個(gè)實(shí)施例中，制造品還包括用于利用集成在襯底中的耦合器從波導(dǎo)陣列接收光以從波導(dǎo)陣列接收光并且通過(guò)液晶層來(lái)耦合光的內(nèi)容。在一個(gè)實(shí)施例中，制造品還包括用于利用耦合器處的光電檢測(cè)器分接出光作為參考信號(hào)的內(nèi)容。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器包括光柵耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器包括鏡耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，制造品還包括用于利用耦合器之上的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面擴(kuò)散光的內(nèi)容。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)成角度的端面包括氧化物層中的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)成角度的端面包括液晶層中的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面。在一個(gè)實(shí)施例中，制造品還包括用于調(diào)制從激光源接收的源光的內(nèi)容。在一個(gè)實(shí)施例中，制造品還包括用于利用集成在襯底中的激光器設(shè)備生成源光的內(nèi)容。

在一個(gè)方面中，一種用于光檢測(cè)和測(cè)距的裝置包括：用于將源光分束到集成于襯底中的波導(dǎo)陣列中以使源光經(jīng)過(guò)包括集成在襯底上的絕緣層中的開口的波導(dǎo)路徑并且使波導(dǎo)陣列暴露于集成在絕緣層上的液晶層的構(gòu)件；用于通過(guò)向液晶層施加電壓來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)陣列的波導(dǎo)中的光的相位的構(gòu)件；以及用于將經(jīng)相位調(diào)節(jié)的光從波導(dǎo)傳送到目標(biāo)對(duì)象的構(gòu)件。

在一個(gè)實(shí)施例中，用于動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)相位的構(gòu)件包括用于向液晶層施加電壓以生成跨波導(dǎo)的相位斜坡的構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，液晶層包括硅上液晶（LCOS）層。在一個(gè)實(shí)施例中，用于動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)相位的構(gòu)件包括用于跨成像場(chǎng)對(duì)源光進(jìn)行波束操控的構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底包括硅襯底。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣層包括氧化物層。在一個(gè)實(shí)施例中，開口包括跨波導(dǎo)陣列的三角形形狀的開口，其中三角形形狀的開口具有其最靠近一個(gè)波導(dǎo)的頂點(diǎn)，并且三角形形狀暴露每一個(gè)隨后相鄰波導(dǎo)的更多部分以提供跨陣列的波導(dǎo)的增大相移。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置還包括：用于利用分束器之前的光電檢測(cè)器分接出源光作為參考信號(hào)的構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置還包括：用于從波導(dǎo)陣列接收光以通過(guò)液晶層來(lái)耦合光的耦合構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置還包括：用于利用耦合器處的光電檢測(cè)器分接出光作為參考信號(hào)的構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合構(gòu)件包括光柵耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器包括鏡耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置還包括：用于利用耦合器之上的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面擴(kuò)散光的構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)成角度的端面包括氧化物層中的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)成角度的端面包括液晶層中的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，裝置還包括：用于調(diào)制從激光源接收的源光的構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置還包括：用于利用集成在襯底中的激光器設(shè)備生成源光的構(gòu)件。

在一個(gè)方面中，一種用于光檢測(cè)和測(cè)距的裝置包括：用于將源光分束到集成在襯底中的波導(dǎo)陣列中以使源光經(jīng)過(guò)波導(dǎo)路徑的構(gòu)件；用于通過(guò)向集成在襯底的波導(dǎo)上的液晶層施加電壓來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)陣列的波導(dǎo)中的光的相位的構(gòu)件；以及用于將經(jīng)相位調(diào)節(jié)的光從波導(dǎo)傳送到目標(biāo)對(duì)象的構(gòu)件。

在一個(gè)實(shí)施例中，用于動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)相位的構(gòu)件包括用于向液晶層施加電壓以生成跨波導(dǎo)的相位斜坡的構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，液晶層包括硅上液晶（LCOS）層。在一個(gè)實(shí)施例中，用于動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)相位的構(gòu)件包括用于跨成像場(chǎng)對(duì)源光進(jìn)行波束操控的構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底包括硅襯底。在一個(gè)實(shí)施例中，用于動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)相位的構(gòu)件包括跨波導(dǎo)陣列的開口，其中三角形形狀的開口具有其最靠近一個(gè)波導(dǎo)的頂點(diǎn)，并且三角形形狀暴露每一個(gè)隨后相鄰波導(dǎo)的更多部分以提供跨陣列的波導(dǎo)的增大相移。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置還包括：用于利用分束器之前的光電檢測(cè)器分接出源光作為參考信號(hào)的構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置還包括：用于從波導(dǎo)陣列接收光以通過(guò)液晶層來(lái)耦合光的耦合構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置還包括：用于利用耦合器處的光電檢測(cè)器分接出光作為參考信號(hào)的構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合構(gòu)件包括光柵耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器包括鏡耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置還包括：用于利用耦合器之上的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面擴(kuò)散光的構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)成角度的端面包括氧化物層中的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)成角度的端面包括液晶層中的一個(gè)或多個(gè)成角度的端面。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置還包括：用于調(diào)制從激光源接收的源光的構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置還包括：用于利用集成在襯底中的激光器設(shè)備生成源光的構(gòu)件。

如本文中圖示的流程圖提供了各種過(guò)程動(dòng)作的序列的示例。流程圖可以指示要由軟件或固件例程執(zhí)行的操作、以及物理操作。在一個(gè)實(shí)施例中，流程圖可以圖示有限狀態(tài)機(jī)（FSM）的狀態(tài)，其可以以硬件和/或軟件實(shí)現(xiàn)。盡管以特定順序或次序示出，但是除非以其它方式指定，動(dòng)作的次序可以被修改。因而，所圖示的實(shí)施例應(yīng)當(dāng)僅被理解為示例，并且過(guò)程可以以不同的次序執(zhí)行，并且一些動(dòng)作可以并行執(zhí)行。附加地，一個(gè)或多個(gè)動(dòng)作可以在各種實(shí)施例中被省略；因而，并非所有動(dòng)作都是每個(gè)實(shí)施例中所要求的。其它過(guò)程流是可能的。

到本文描述各種操作或功能的程度，它們可以被描述或限定為軟件代碼、指令、配置和/或數(shù)據(jù)。內(nèi)容可以直接是可執(zhí)行文件（“對(duì)象”或“可執(zhí)行文件”形式）、源代碼或差異代碼（“增量”或“補(bǔ)丁”代碼）。本文描述的實(shí)施例的軟件內(nèi)容可以經(jīng)由具有存儲(chǔ)在其上的內(nèi)容的制造品而提供，或者經(jīng)由操作通信接口以經(jīng)由通信接口發(fā)送數(shù)據(jù)的方法而提供。機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可以使機(jī)器執(zhí)行所描述的功能或操作，且包括以機(jī)器（例如，計(jì)算設(shè)備、電子系統(tǒng)等）可訪問(wèn)的形式存儲(chǔ)信息的任何機(jī)構(gòu)，諸如可記錄/不可記錄介質(zhì)（例如，只讀存儲(chǔ)器（ROM）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）、磁盤存儲(chǔ)介質(zhì)、光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)、閃速存儲(chǔ)器設(shè)備等）。通信接口包括對(duì)接到任何硬接線、無(wú)線、光學(xué)等介質(zhì)以與另一個(gè)設(shè)備通信的任何機(jī)構(gòu)，諸如存儲(chǔ)器總線接口、處理器總線接口、互聯(lián)網(wǎng)連接、盤控制器等。通信接口可以是通過(guò)提供配置參數(shù)和/或發(fā)送信號(hào)以使通信接口準(zhǔn)備提供描述軟件內(nèi)容的數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)配置的。通信接口可以經(jīng)由被發(fā)送給通信接口的一個(gè)或多個(gè)命令或信號(hào)而訪問(wèn)。

本文描述的各種組件可以是用于執(zhí)行所描述的操作或功能的構(gòu)件。本文描述的每一個(gè)組件包括軟件、硬件或這些的組合。組件可以被實(shí)現(xiàn)為軟件模塊、硬件模塊、特殊用途硬件（例如，專用硬件、專用集成電路（ASIC）、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）等）、嵌入式控制器、硬接線電路等。

除本文描述的內(nèi)容外，在不脫離其范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明的所公開的實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行各種修改。因此，本文的說(shuō)明和示例應(yīng)當(dāng)在說(shuō)明性而非限制性的意義上理解。本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)僅僅通過(guò)參照接下來(lái)的權(quán)利要求而衡量。