光检测和测距系统以及光学系统的制作方法

1.本公开的各个方面总体上涉及光检测和测距系统领域。


背景技术：

2.由于光检测和测距(lidar)固有的抗光干扰能力以及用于既检测到目标的距离又检测到目标的距离速率(目标的相对速度)的能力，光检测和测距(lidar)的相干性对于自主交通工具而言是所期望的。尽管存在这些属性，相干lidar系统仍然必须提供远距离检测能力(》200米)和高数据速率(》1m像素/秒)，以及高光学分辨率(》100垂直像素)，以便在商业上可行。不幸地，相干lidar的性能受到检测过程中飞行时间(tof)限制和散斑引起的波动(swerling ii)目标效应的负面影响。
3.tof限制约束了由有限的光速所施加的相干lidar系统的数据速率和对解决多普勒模糊性的多个啁啾的需要。例如，对于300米的最大距离而言，单个光通道(激光束)的数据速率被限制为0.25m像素/秒。由于散斑，目标在相干lidar系统中会出现波动，并且高概率检测所需的信噪比(snr)可以比非波动目标大10db以上。在不进行缓解的情况下，与非相干系统相比，10db snr惩罚将使相干lidar的检测距离减少3倍。
4.缓解散斑以及重新获得相干lidar的测距性能的关键在于，在视场的每次扫描期间对每个场景像素获得多次测量，并且然后非相干地整合它们以缓解目标的波动。缺点在于，数据速率进一步降低2倍或更多，这取决于要整合的测量的数量。
5.对于相干lidar而言，光子集成电路(pic)由于可能具有低成本和对高容量的可扩展性因此是所期望的。然而，由于pic限制(尺寸、产量、成本)，垂直通道(分辨率元素)的数量是有限的(大约10个)并且不容易扩展。
6.附图说明
7.在附图中，贯穿不同的视图，相同的附图标记一般指代相同部分。这些附图不一定是按比例的，而是一般着重于说明本发明的原理。在以下描述中，参照下面的附图描述本发明的各方面，其中：图1图示出根据各个方面的光学系统的示意图；图2图示出根据各方面的光检测和测距系统；图3a至图3d图示出根据各方面的光检测和测距系统；图4图示出根据各个方面的光学系统的光子集成电路；图5图示出根据各方面的光检测和测距系统；以及图6图示出根据各方面的操作光检测和测距系统的方法的流程图。
具体实施方式
8.以下详细描述中对附图进行参考，附图通过图示的方式示出了可在其中实施本发
明的具体细节和方面。
9.在本技术中使用词“示例性”来意指“充当示例、实例或说明”。在本技术中被描述为“示例性”的任何方面或设计不一定被解释为相对于其它方面或设计为优选的或有优势的。
10.图1图示出根据各个方面的光学系统100的示意图。光学系统100可以是光检测和测距(lidar)系统或可以是光检测和测距(lidar)系统的一部分。替代地，光学系统100可以是光谱仪或显微镜或可以是光谱仪或显微镜的一部分。
11.在各个方面中，光学系统100包括发射结构110、控制器180、多个光学组件170或光学组件的布置170和检测结构，控制器180被配置成用于控制来自发射结构110的电磁辐射的发射。
12.光学组件170可以被配置成用于将来自发射结构110的电磁辐射140、150、160引导至光学系统100的外部130。
13.光学组件170可以被配置成用于将来自光学系统100的外部130的电磁辐射144、154、164提供至检测结构120。来自光学系统的外部130的电磁辐射144、154、164与被发射到外部130的电磁辐射140、150、160相关。作为示例，来自外部130的电磁辐射144、154、164可以是从目标(例如，图2和图3a-图3d中的目标210)后向反射的电磁辐射140、150、160。
14.光学组件170可以进一步被配置成用于将本地振荡器(lo)信号lo(142、152、162
‑‑
在图3a-图3d中图示出)提供给检测结构120。该lo信号被配置成在检测结构120处与来自外部130的电磁辐射144、154、164相干。因此，lo信号142、152、162和来自外部130的电磁辐射144、154、164可以彼此干扰(也被表示为叠加)，并产生由检测结构120检测到的结果信号。结果信号可以与在光学系统的外部130处要检测的信息(例如在lidar系统中朝向目标210的距离)相对应。
15.下面将更详细地描述根据各方面的用于生成lo信号的多个光学组件170或光学组件的布置170(参见图3a-图3d)。
16.在各个方面中，发射结构110和检测结构120可以被具体化在分开的组件中。在各个方面中，发射结构110可以是光子集成电路(pic)。发射结构110和检测结构120可以合并为单个组件，例如混合光子集成电路系统。以此方式，光损耗可以维持在相对较低的水平。因此，被具体化在相干lidar系统中的光学系统100，其性能可能处于高水平，并且功耗可能处于低水平。分开的(混合)tx和rx电路可以通过同时生成必要的本地振荡器(lo)信号(例如，通过将空间上平行的光通道围绕多个光学组件的光轴对称地布置，如图3b所图示)来实现。图3c图示出并入电磁辐射的平衡检测结构332、334的替代的混合pic方面。平衡检测可用于减少电子噪声对检测到的信号的影响。这些混合pic方面降低了pic的复杂性、光损耗和功耗，因此能够实现具有高光学分辨率、高数据速率、和远距离检测能力的较低成本相干lidar。图3d图示出不一定需要通道对称或交叉的替代的混合pic方面。这由lo反射镜320与qwp 322之间的会聚透镜340、以及透镜340的焦平面处的lo反射镜320来完成。
17.在各个方面，光检测和测距系统100可以包括由光子集成电路形成的至少一个电磁辐射发射结构110，被配置成用于发射第一相干电磁辐射140、150、160；至少一个电磁辐射检测结构120，被配置成用于接收第一相干电磁辐射144、154、164和与第一相干电磁辐射144、154、164第二相干电磁辐射lo(142、152、162)，其中电磁辐射检测结构120在光子集成
电路外部；多个光学组件170，光学地被配置成用于将来自电磁辐射发射结构110的第一相干电磁辐射140、150、160引导至光检测和测距系统100的外部130，并且将来自光检测和测距系统100的外部130的第一电磁辐射144、154、164引导至电磁辐射检测结构120，其中光学组件170进一步被配置成用于提供第二相干电磁辐射142、152、162。
18.在各个方面中，光学组件170光学地被配置成用于在第一相干电磁辐射被发射到外部130之前根据第一相干电磁辐射生成第二相干电磁辐射(也参见图3d)。替代地，光子集成电路可以包括第二电磁辐射发射结构，第二电磁辐射发射结构被配置成用于发射第二相干电磁辐射(也参见图3a至图3c)。
19.在各个方面中，多个光学组件170或光学组件的布置170可以包括可移动反射镜316和光栅结构314，可移动反射镜316和光栅结构314被配置成用于将第一相干电磁辐射140、150 160引至外部130并用于将来自外部130的经反射的第一电磁辐射144、154、164引至电磁辐射检测结构120。多个光学组件170可以进一步包括会聚透镜304，会聚透镜304被配置成用于将第一相干电磁辐射140、150、160准直并对齐(例如聚焦)到光栅结构314上。多个光学组件170还可以包括半波片318，半波片318光学地被配置成用于生成第二相干电磁辐射(也参见图3c和图3d)。
20.光子集成电路可以在各方面包括电磁辐射发射结构110的二维阵列，其中多个电磁辐射发射结构110可以包括第一相干电磁辐射发射结构110。
21.在相干(或频率调制的连续波(fmcw))光检测和测距(lidar)系统中，到目标的距离和速度可以通过来自目标的返回信号和在同一检测器上重合的lo信号之间的频率差来确定。因此，在各个方面中，可以提供控制器180，控制器180被配置成用于至少控制第一相干电磁辐射发射结构110以调整发射第一相干电磁辐射140、150、160的发射时序。控制器180可以进一步或替代地被配置成用于至少控制第一相干电磁辐射检测结构120以检测第一电磁辐射和第二电磁辐射。控制器180可以进一步被配置成用于确定由第一相干电磁辐射检测结构120接收到的第一电磁辐射与第二电磁辐射的频率和/或相位之间的差。控制器180可以进一步被配置成用于确定由电磁辐射发射结构110接收到的第一相干电磁辐射的发射时序与由电磁辐射发射结构110检测结构120接收到的第二相干电磁辐射的接收时序之间的时间差。替代地或附加地，控制器180可以进一步被配置成用于确定由电磁辐射发射结构110接收到的第一相干电磁辐射的发射频率与由电磁辐射发射结构110检测结构120接收到的第二相干电磁辐射的接收频率之间的频率差。在各个方面中，可以提供具有至少第一检测器和第二检测器的平衡检测器布置，其中第一检测器和第二检测器中的每一者可以包括电磁辐射检测结构120(也参见图3c和图3d)。
22.图2图示出根据各个方面的具有集成在其中作为光检测和测距(lidar)系统100的光学系统100的交通工具200的示意图。交通工具200可以是无人驾驶交通工具，例如，无人驾驶飞行器或无人驾驶汽车。该交通工具200可以是自主交通工具。在此，lidar系统100可用于控制交通工具的行进方向。替代地或附加地，交通工具可能需要驾驶员来控制交通工具200的行进方向。在此，lidar系统100可以是驾驶助手。作为示例，lidar系统100可以被配置成用于障碍物检测，例如，确定交通工具200外部的障碍物(目标210)的距离和/或方向以及相对速度。
23.空间上平行的光通道可以提供用于为分开的(混合)发射结构(tx)和检测结构
(rx)同时生成必要的本地振荡器(lo)信号(142、152、162，参见图3a-图3d)的装置，以减少光损耗和功耗。因此，可以实现具有高光学分辨率、高数据速率和远距离检测的相干lidar系统。相干lidar系统可以能够提高性能并降低自主交通工具应用的价格。
24.图3a图示出根据各个方面的光学系统100的示意图。光学系统100可以是光检测和测距(lidar)系统或可以是光检测和测距(lidar)系统的一部分。替代地，光学系统100可以是光谱仪或显微镜或可以是光谱仪或显微镜的一部分。
25.光学系统100可以包括多个相干电磁辐射发射结构110(也称为发射结构110)以及一个或多个电磁辐射检测结构120(也称为检测结构120)，发射结构110被配置成用于发射相干电磁辐射140、150、160，检测结构120被配置成用于检测相干电磁辐射142、144、152、154、162、164。
26.光学系统100可以进一步包括多个光学组件170或光学组件的布置170，多个光学组件170或光学组件的布置170被配置成用于将从发射结构110发射的电磁辐射140、150、160引导至光学系统100的外部130、被配置成用于将来自发射结构110的电磁辐射142、152、162引导至检测结构120以及被配置成用于将来自外部130的电磁辐射144、154、164引导至一个或多个检测结构120。光学组件170可以包括普通的光学组件，例如，一个或多个分束器、一个或多个会聚透镜、一个或多个四分之一波片和/或半波片、一个或多个反射镜、一个或多个光学抽头和/或一个或多个光栅等等。光学系统100可以进一步包括控制器180，控制器180被配置成用于控制来自(多个)发射结构110的电磁辐射的发射频率和发射时序(在图1中由点划线箭头图示出)。
27.在图3a中图示出的各方面中，多个发射结构110包括第一发射结构110-1、第二发射结构110-2和第三发射结构110-3。此外，一个或多个检测结构120包括第一检测结构120-1、第二检测结构120-2和第三检测结构120-3。检测结构120、120-1、120-2、120-3、332、334可以包括一个或多个单个的光电检测器。不同光学路径的光电检测器可以彼此光学隔离和/或可以是彼此独立可寻址的。换句话说，不同光学路径的光电检测器120可以被配置成用于彼此独立地检测来自光学系统100的外部130的光。
28.在各个方面中，可以提供被配置成用于发射第一相干电磁辐射140的第一电磁辐射发射结构110-1和被配置成用于发射第二相干电磁辐射160的第二电磁辐射发射结构110-2。进一步地，可以存在被配置成用于检测第一相干电磁辐射142和第二相干电磁辐射164的第一电磁辐射检测结构120-1以及被配置成用于检测第一相干电磁辐射144和第二相干电磁辐射162的第二电磁辐射检测结构120-3。
29.在各个方面中，光学组件170、发射结构110和检测结构120可以被布置成使得存在与光轴相对应的中心路径(例如图3a-图3d中图示出的光学路径150)，沿该光轴至少存在某种程度的旋转对称性。进一步的发射结构110-1、110-3可以被布置在距中心路径的距离172，174处。沿中心路径，来自发射结构110-2的电磁辐射152可以在检测结构120处与来自外部130的电磁辐射154相关。因此，沿中心路径发射的电磁辐射150在检测结构120-2处可以是自相关的(也表示为自参考的)。第一电磁辐射和第二电磁辐射可以在第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构处彼此相干。因此，由通过空间172、174与中心路径在距离上间隔开的发射结构110-1、110-3发射的电磁辐射142、162可以相互相关。
30.在各个方面中，控制器180可以被配置成用于控制各种电子组件。作为示例，控制
器180可以是专用集成电路(asic)。控制器180可以由半导体光子衬底形成、被集成在半导体光子衬底中或安装到半导体光子衬底上。然而，在各个方面中，控制器180也可以位于pic的外部。
31.控制器180可以进一步被配置成用于确定所发射的电磁辐射142、152、162的频率与所接收的电磁辐射144、154、164的频率之差，并且用于确定每个光通道(发射结构)的所发射的和所接收的电磁辐射的频率和/或相位之间的频率差。
32.控制器180可以进一步被配置成用于确定所发射的电磁辐射142、152、162的发射时序与所接收的电磁辐射144、154、164的检测时序之间的时间差。替代地或附加地，控制器180可以进一步被配置成用于确定所发射的电磁辐射142、152、162的发射频率与所接收的电磁辐射144、154、164的检测频率之间的频率差。
33.控制器180可以进一步被配置成用于控制发射结构，使得第一电磁辐射和第二电磁辐射同时从发射结构中的每一个发射结构被发射。第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射可以具有相同的频率。替代地，第一相干电磁辐射可以具有第一频率，并且第二相干电磁辐射可以具有与第一频率不同的第二频率。
34.换句话说，光学系统100可以包括多个光学组件170或光学组件的布置170，该多个光学组件170或光学组件的布置170光学地被配置成用于将来自至少第一电磁辐射发射结构110-1和第二电磁辐射发射结构110-2的电磁辐射引导至光学系统100的外部130，并且将来自光学系统100的外部130的电磁辐射引导至至少第一电磁辐射检测结构120-1和第二电磁辐射检测结构120-2。多个光学组件170可以被配置成用于将电磁辐射进行分支，以将来自第一相干电磁辐射发射结构110-1的第一电磁辐射142引导至第一相干电磁辐射检测结构120-1，并且将来自光学系统100的外部130的第一电磁辐射144引导至第二相干电磁辐射检测结构120-3，并将来自第二相干电磁辐射发射结构110-3的第二电磁辐射162引导至第二相干电磁辐射检测结构120-3，并且将来自光学系统100的外部130的第二电磁辐射164引导至第一相干电磁辐射检测结构120-1。
35.作为示例，第一检测结构120-1和第二检测结构120-3处的第一电磁辐射和第二电磁辐射可以具有相同的频率，并且可以被调制(例如关于发射的时序)使得第二相干电磁辐射用作在第二检测结构120-3处的第一相干电磁辐射的参考，就好像第一电磁辐射142将被第二检测结构120-3检测。第一和第二电磁辐射在检测结构处(例如通过干扰)是相关的。因此，检测结构可以检测两个信号的干扰结果并输出相应的信号。该输出信号可包含所需的信息，例如与如下所述的lidar应用中的目标距离相对应的信息。
36.作为示例，间距172、174可以是相等的，使得第一发射结构110-1和第二发射结构110-3关于中心路径对称地布置，并且发射时序(例如第一电磁辐射和第二电磁辐射的相位关系)相应地被调整。
37.因此，通过使用空间上平行的光通道的第一电磁辐射和第二电磁辐射的复用(借助于光栅作为光学组件)，可以减轻由于波动的目标和飞行时间限制引起的不利影响。
38.在各方面，发射结构110可以以阵列的形式布置，例如，沿着作为一维阵列的线布置、例如以边缘发射器的线性阵列布置、或者以作为二维阵列的网格结构布置。阵列的发射结构可以分别关于光轴或中心路径进行对称布置。例如，发射结构可以成对布置，具有关于中心路径的相同距离170、172。换句话说，发射结构可以关于中心路径进行点对称布置。然
而，(不同发射结构对的)直接相邻的发射结构之间的距离可能不同。作为示例，发射结构的下一邻居距离可以随着距中心路径的距离增加而增加。以此方式，光学系统的分辨率可以在空间上被调整，例如，光学系统的分辨率在光学系统100的中心路径的附近区域可能比在光学系统100的视野边缘处更高。
39.在各个方面中，光学系统100可以包括：至少第一电磁辐射发射结构110-1和第二电磁辐射发射结构110-3，第一电磁辐射发射结构110-1被配置成用于发射第一相干电磁辐射，第二电磁辐射发射结构110-3被配置成用于发射第二相干电磁辐射；至少第一电磁辐射检测结构120-1和第二电磁辐射检测结构120-3，第一电磁辐射检测结构120-1被配置成用于检测第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射，第二电磁辐射检测结构120-3被配置成用于检测第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射；多个光学组件170，光学地被配置成用于将来自至少第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构的电磁辐射引导至光学系统100的外部130，并将来自光学系统100的外部130的电磁辐射引导至至少第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构，其中，多个光学组件170可以被配置成用于：将来自第一相干电磁辐射发射结构110-1的第一电磁辐射引导至第一相干电磁辐射检测结构120-1，并将来自光学系统100的外部130的第一电磁辐射引导至第二相干电磁辐射检测结构120-3，并将来自第二相干电磁辐射发射结构110-3的第二电磁辐射引导至第二相干电磁辐射检测结构120-3，并且将来自光学系统100外部130的第二电磁辐射引导至第一相干电磁辐射检测结构120-1；以及其中多个光学组件170，多个光学组件170可以被配置成使得第一电磁辐射和第二电磁辐射可以在第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构120-3处彼此相干。
40.多个光学组件170可以包括光轴，其中第一相干电磁辐射发射结构110-1可以被布置在距光轴的第一距离170处，并且第二相干电磁辐射发射结构110-3可以被布置在距光轴的第二距离172处，其中第一距离170可以与第二距离172相同。
41.第一相干电磁辐射发射结构110-1、光轴和第二相干电磁辐射发射结构110-3可以沿着一个共同线或在一个共同线上布置。
42.在各个方面中，第三电磁辐射发射结构可以被布置在距第一相干电磁辐射发射结构110-1的第三距离处，并且第四电磁辐射发射结构可以被布置在距第二相干电磁辐射发射结构110-3的第四距离处，其中第三距离可以与第四距离相同，并且其中第三距离可以与第一距离170不同。
43.在各个方面中，中心电磁辐射发射结构110-2可以被布置在多个光学组件170的光轴处。
44.至少第一电磁辐射发射结构110-1和第二相干电磁辐射发射结构110-3可以由光子集成电路形成。
45.多个光学组件170可以包括可移动反射镜(316-在图3b-图3d中图示出)，该可移动反射镜被配置成用于将第一电磁辐射140和第二电磁辐射160引至外部130并将来自外部130的后向反射的第一电磁辐射144和第二电磁辐射164引至第一电磁辐射检测结构120-1和第二电磁辐射检测结构120-3。在此，“后向反射的”电磁辐射可以被理解为电磁辐射144、154、164，电磁辐射144、154、164被引导在与朝向目标210发射的电磁辐射140、150、160相同的光学路径并且至少部分地通过从目标210到检测结构120的相同光学组件170。
46.多个光学组件170可以包括光栅结构314，该光栅结构314被配置成用于将第一电
磁辐射140和第二电磁辐射160引至外部130并将来自外部130的后向反射的第一电磁辐射144和第二电磁辐射164引至第一电磁辐射检测结构120-1和第二电磁辐射检测结构120-3。
47.多个光学组件170可以包括会聚透镜304，会聚透镜304被配置成用于将第一电磁辐射和第二电磁辐射准直并对齐(例如聚焦)到光栅结构314上。
48.多个光学组件170可以包括相移结构306、318、328、330，相移结构306、318、328、330被配置成用于对第一电磁辐射和第二电磁辐射的相位进行移位。
49.多个光学组件170可以包括光学抽头308，光学抽头308被配置成用于将第一相干电磁辐射引至第二相干电磁辐射检测结构120-3并且用于将第二电磁辐射引至第一相干电磁辐射检测结构120-1，其中光学抽头308可以被配置为基本上透明的板。
50.第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构可以是以二维阵列布置的多个电磁辐射发射结构的一部分。
51.多个光学组件170可以包括可移动反射镜316，该可移动反射镜316被配置成用于将第一电磁辐射140和第二电磁辐射160引至外部130并将来自外部130的后向反射的第一电磁辐射144和第二电磁辐射164引至第一电磁辐射检测结构120-1和第二电磁辐射检测结构120-3。
52.在各方面，可以提供控制器180，控制器180被配置成用于控制至少第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构以调整第一电磁辐射和第二电磁辐射的发射时序。控制器180可以被配置成用于控制至少第一电磁辐射检测结构120-1和第二电磁辐射检测结构120-3以检测第一电磁辐射和第二电磁辐射。控制器180可以进一步被配置成用于确定由第一相干电磁辐射检测结构120-1接收到的第一电磁辐射和第二电磁辐射的频率和/或相位之间的差；以及用于确定由第二相干电磁辐射检测结构120-3接收到的第一电磁辐射和第二电磁辐射的频率和/或相位之间的差。控制器180可以进一步被配置成用于确定由第一相干电磁辐射发射结构110-1接收到的第一相干电磁辐射的发射时序与由第一相干电磁辐射发射结构110-1检测结构接收到的第二相干电磁辐射的接收时序之间的时间差；并且用于确定由第二相干电磁辐射发射结构110-3接收到的第二相干电磁辐射的发射时序与由第二相干电磁辐射发射结构110-3检测结构接收到的第一相干电磁辐射的接收时序之间的时间差。控制器180可以进一步被配置成用于同时发射第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射。
53.第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射可以具有相同的频率。替代地，第一相干电磁辐射可以具有第一频率，并且第二相干电磁辐射可以具有与第一频率不同的第二频率。替代地或附加地，第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构可以被配置成用于发射至少第一频带的电磁辐射和不与第一频带重叠的第二频带的电磁辐射。
54.在各个方面中，可以提供具有至少第一平衡检测器和第二平衡检测器的平衡检测器，其中第一平衡检测器和第二平衡检测器的每一者可以包括第一电磁辐射检测结构120-1和第二电磁辐射检测结构120-3。
55.在各个方面中，光检测和测距系统可以包括至少第一电磁辐射发射结构110-1和第二电磁辐射发射结构110-3，第一电磁辐射发射结构110-1被配置成用于发射第一相干电磁辐射140，第二电磁辐射发射结构110-3被配置成用于发射第二相干电磁辐射160；至少第一电磁辐射检测结构120-1和第二电磁辐射检测结构120-3，第一电磁辐射检测结构120-1被配置成用于检测第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射，第二电磁辐射检测结构120-3
被配置成用于检测第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射；多个光学组件170，光学地被配置成用于将来自至少第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构的电磁辐射引导至光学系统100的外部130，并将来自光学系统100的外部130的电磁辐射引导至至少第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构。多个光学组件170可以被配置成用于将来自第一相干电磁辐射发射结构110-1的第一电磁辐射引导至第一相干电磁辐射检测结构120-1，并且将来自光学系统100的外部130的第一电磁辐射引导至第二相干电磁辐射检测结构120-3，并且将来自第二相干电磁辐射发射结构110-3的第二电磁辐射引导至第二相干电磁辐射检测结构120-3，并且将来自光学系统100外部130的第二电磁辐射引导至第一相干电磁辐射检测结构120-1。多个光学组件170可以被配置成使得第一电磁辐射和第二电磁辐射可以在第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构120-3处彼此相干。多个光学组件170可以包括光轴，其中第一相干电磁辐射发射结构110-1可以被布置在距光轴第一距离170处，并且第二相干电磁辐射发射结构110-3可以被布置在距光轴第二距离172处。第一距离170可以与第二距离172相同。至少第一电磁辐射发射结构110-1和第二相干电磁辐射发射结构110-3可以由光子集成电路形成。
56.第一相干电磁辐射发射结构110-1、光轴和第二相干电磁辐射发射结构110-3可以沿着一个共同线或在一个共同线上布置。
57.第三电磁辐射发射结构可以被布置在距第一相干电磁辐射发射结构110-1的第三距离处，并且第四电磁辐射发射结构可以被布置在距第二相干电磁辐射发射结构110-3的第四距离处。第三距离可以与第四距离相同，并且第三距离可以与第一距离170不同。
58.在各个方面中，可以存在被布置在多个光学组件170的光轴处的中心电磁辐射发射结构110-2。
59.多个光学组件170可以包括可移动反射镜316，该可移动反射镜316被配置成用于将第一电磁辐射140和第二电磁辐射160引至外部130并将来自外部130的后向反射的第一电磁辐射144和第二电磁辐射164引至第一电磁辐射检测结构120-1和第二电磁辐射检测结构120-3。
60.多个光学组件170可以包括光栅结构314，该光栅结构314被配置成用于将第一电磁辐射140和第二电磁辐射160引至外部130并将来自外部130的后向反射的第一电磁辐射144和第二电磁辐射164引至第一电磁辐射检测结构120-1和第二电磁辐射检测结构120-3。
61.多个光学组件170可以进一步包括会聚透镜304，会聚透镜304被配置成用于将第一电磁辐射140和第二电磁辐射160准直并对齐(例如聚焦)到光栅结构314上。多个光学组件170可以进一步包括相移结构306、318、328、330，相移结构306、318、328、330被配置成用于对第一电磁辐射和第二电磁辐射的相位进行移位。
62.多个光学组件170可以包括光学抽头308，光学抽头308被配置成用于将第一相干电磁辐射引至第二相干电磁辐射检测结构120-3并且用于将第二电磁辐射引至第一相干电磁辐射检测结构120-1，其中光学抽头308可以被配置为基本上透明的板。
63.第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构可以是以二维阵列布置的多个电磁辐射发射结构的一部分。
64.多个光学组件170可以包括可移动反射镜316，该可移动反射镜316被配置成用于将第一电磁辐射140和第二电磁辐射160引至外部130并将来自外部130的后向反射的第一
电磁辐射144和第二电磁辐射164引至第一电磁辐射检测结构120-1和第二电磁辐射检测结构120-3。
65.在各个方面中，可以存在控制器180，控制器180被配置成用于控制至少第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构以调整第一电磁辐射和第二电磁辐射的发射时序。控制器180可以被配置成用于控制至少第一电磁辐射检测结构120-1和第二电磁辐射检测结构120-3以检测第一电磁辐射和第二电磁辐射。控制器180可以进一步被配置成用于确定由第一相干电磁辐射检测结构120-1接收到的第一电磁辐射和第二电磁辐射的频率和/或相位之间的差；以及用于确定由第二相干电磁辐射检测结构120-3接收到的第一电磁辐射和第二电磁辐射的频率和/或相位之间的差。控制器180可以进一步被配置成用于确定由第一相干电磁辐射发射结构110-1接收到的第一相干电磁辐射的发射时序与由第一相干电磁辐射发射结构110-1检测结构接收到的第二相干电磁辐射的接收时序之间的时间差；并且用于确定由第二相干电磁辐射发射结构110-3接收到的第二相干电磁辐射的发射时序与由第二相干电磁辐射发射结构110-3检测结构接收到的第一相干电磁辐射的接收时序之间的时间差。
66.控制器180可以进一步被配置成用于使得可以同时发射第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射。第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射可以具有相同的频率。替代地，第一相干电磁辐射可以具有第一频率，并且第二相干电磁辐射可以具有与第一频率不同的第二频率。平衡检测器具有至少第一平衡检测器和第二平衡检测器，其中第一平衡检测器和第二平衡检测器的每一者可以包括第一电磁辐射检测结构120-1和第二电磁辐射检测结构120-3。替代地或附加地，第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构可以被配置成用于发射具有至少第一频带的电磁辐射和具有不与第一频带重叠的第二频带的电磁辐射。
67.图3b至图3d图示出根据各方面的光检测和测距系统。在图示出的各方面中，详细地图示出了并在下文中描述了多个光学组件170。在图3a和图3b中，所发射的电磁辐射140、150、160、用作本地振荡器的电磁辐射142、152、162(也被表示为相干参考)和自目标210后向反射的电磁辐射144、154、164的光学路径使用不同粗细的线来图示。
68.在各个方面，多个光学组件170可以包括：一个或多个部分透明或单向的反射镜302、一个或多个可移动的扫描镜316、320、一个或多个(可移动的)会聚透镜304、326、一个或多个相移结构(例如，一个或多个四分之一波片(qwp)306、322、328、330，一个或多个半波片(hwp)318(用于lo的小角度))；一个或多个补偿波片(cwp)312，用于消除光栅和/或扫描光学组件的双折射性；一个或多个光学光栅结构314和/或一个或多个光学抽头308(例如，透明和部分反射的板)。
69.在图3b图示出的方面，本地振荡器(lo)信号(也被表示为参考信号)142、152、162的起源可能是电磁辐射140、150 160在hwp 318处的轻微轴向旋转。这可能会产生弱的、正交极化的分量(lo信号142、152、162)。lo信号可以通过偏振分束器(pbs)(302)、四分之一波片(qwp)322和lo反射镜320被引至检测结构120。因此，在该方面中，来自目标210的后向反射的电磁辐射144、154、164都没有出现在pbs 302的左侧。来自目标210的电磁辐射144、154、164可以由pbs 302直接朝向检测器结构120反射以分别与lo信号142、152、162混合。
70.进一步地，在pbs 302与qwp 330之间，每个通道(图3b中的中心通道和从中心通道向左和向右的通道)的电磁辐射可包括信号部分(sig(v))和lo部分(lo(h))。在qwp 330与
pbs 328之间，信号部分(sig(v))可以由于qwp 330而被拆分成第一信号部分(1/2sig(h))和第二信号部分(1/2sig(v))，并且lo部分(lo(h))可以由于qwp 330而被拆分成第一lo部分(1/2lo(h))和第二lo部分(1/2lo(v))。可以通过pbs 328分别将第一信号部分(1/2sig(h))和第一lo部分(1/2lo(h))引导至第一检测结构334，并且将第二信号部分(1/2sig(v))和第二lo部分(1/2lo(v))引导至第二检测结构332。因此，可以针对检测结构120实现平衡检测器对328、330。
71.替代地，在图3d所图示出的各方面中，lo信号142、152、162与来自外部130的电磁辐射144、154、164的交叉可以通过lo反射镜320与pbs302之间的(会聚)透镜340可选择。
72.图4图示出了根据各方面的体现为pic的发射结构110的示意图。
73.发射结构110可以包括多个光源402(也被表示为(相干)电磁辐射源)，每个光源被配置成用于发射具有与其他光源的波长/频率不同的波长/频率的电磁辐射。替代地或附加地，发射结构110可以包括被配置成用于发射不同/多个波长/频率的电磁辐射的一个或多个光源。单个光源的多个波长/频率中的波长/频率可以由光学滤波器(例如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器或陷波滤波器)来选择。
74.光学组件170(例如光栅结构314)可以被配置成用于具有取决于电磁辐射的频率的衍射(也参见图5)。
75.进一步在图4中图示出的是从至少一个输入端404到生成多个发射结构110-1、110-2、110-3的多个输出端410的光学路径的分支。分支可以通过多个光放大器408(例如soa)、多个分光器和多个波导结构(波导结构在图4中被图示为实线)来实现。
76.在各个方面中，发射结构110可以被配置成用于(例如，顺序地或同时地)发射各个频率的电磁辐射。作为示例，发射结构110可以被具体化为一个或多个光子集成电路(pic)。在各个方面中，两个或更多个的pic可以被堆叠以形成二维阵列。因此，可以通过调整输出信道的不同频率的电磁辐射的数量来调整光学系统的分辨率。这也可以与如上文所述的相邻的发射结构的间距组合。例如，可以通过使用比在光学系统100的中心路径附近比在光学系统100的视场边缘具有更多数量的不同频率的电磁辐射来在空间上调整光学系统的分辨率。
77.光子集成电路可以包括半导体光子衬底，半导体光子衬底具有在其中集成的至少一个光接收输入端和至少一个分光器404，以将电磁辐射从源402分支到n个电磁辐射输出结构410，其中n为有理数。换句话说，光子集成电路可以包括多个光学路径。因此，作为示例，可以提供并行操作的多个(》10个)垂直光通道。因此，可以启用高(》1m像素/秒)的整体数据速率或有效数据速率。增加垂直分辨率元素的pic通道的数量(或通过使用更少或更小的pic来降低成本)是容易扩展的。在硅pic上实现的相干lidar可能(唯一地)实现客户对自主交通工具应用所要求的高性能和价格。
78.半导体光子衬底可以由半导体材料制成，例如硅。例如，至少对于多个光学路径412而言，半导体光子衬底可以是共同的衬底。术语“在其中集成的”可以理解为由衬底的材料形成，并且因此，可以与其中元件在衬底的顶部上形成、被布置在衬底的顶部上或被定位在衬底的顶部上的情况不同。
79.每个光学路径412可以包括波导结构。波导结构可以是条形线或微条形线的形式。然而，波导结构也可以是平面波导。波导结构可以被配置成用于将从耦合至输入端404的光
源402发出的电磁辐射引导至输出端410。波导结构可以由半导体光子衬底的材料形成。
80.光接收输入端404可以包括光学耦合器，该光学耦合器被配置成用于将半导体光子衬底外部的电磁辐射源402(例如外部电磁辐射源)与至少一个分光器光学互连。
81.(多个)光源402可以被形成或被集成在半导体光子衬底中。替代地，(多个)光源402可以在pic外部，但光学地耦合至输入端404。(多个)光源402可以被配置成用于发射不同频率的电磁辐射。以此方式，通过在pic/pic的波导结构中使用空间上平行的光通道的波长复用，减轻了由于波动的目标和tof限制引起的不利影响，因此能够实现具有高光学分辨率、高数据速率、和长距离检测的相干lidar。至少一个光源402可被配置成用于向多个波导结构提供相干电磁辐射，例如可见光光谱、红外光谱、太赫兹光谱和/或微波光谱中的激光辐射。光源402可以被配置成用作连续波(cw)激光器(例如对于其中输入到输入端404的光的频率被扫描或被啁啾的调频连续波(fmcw)lidar而言)和/或脉冲激光器(例如对于tof lidar而言)操作。然而，光源402也可以是cw激光器，例如以脉冲模式操作的cw激光二极管，例如准cw(qcw)激光器。电磁辐射(例如可见光、红外辐射、太赫兹辐射或微波辐射)可以通过光栅结构304(例如同时)被发射到目标210的不同部分，如下文更详细地描述。以此方式，pic的输出端410发出的光对目标的不同部分(不是同一个像素)和/或不同目标同时进行采样。因此，从目标210反射并由检测结构120检测到的光144、154、164包含同时与目标的不同部分(不是同一个像素)和/或不同目标相关的信息。换句话说，来自多个光学路径140、150、160的光由光栅结构304发射到空间的不同方向。与中心路径相邻的光144、164从目标210被后向反射，并在光144、164从目标210被发射之前在不同的光学路径中从目标210接收。然而，由于发射结构110-1、110-3是成对布置的或控制的，因此所发出的光与目标210的信息之间的映射被启用。作为示例，光检测和测距系统的采样率以及由此的分辨率可以被增加，同时至少维持或减少噪声影响。
82.在各个方面，光学系统100(例如光检测和测距系统)可以包括光栅结构304，光栅结构304光学地被配置成用于将来自多个波导结构的/来自pic的输出端410的光引导至外部130并将来自外部130的光引导至检测结构120。通过使用多(m)波长激光源402和衍射光栅作为光栅结构304，对于给定的pic而言，lidar通道的数量可以增加m倍，以实现所期望的高数量(》100)的垂直分辨率元素或像素。因此，实现了高性能的相干lidar系统。
83.图5图示出根据各个方面的例如如上所述的光检测和测距系统在操作期间的示意图。在各个方面中，至少一个光源可以被配置成用于发射至少第一波长带a(也被表示为第一波长)的电磁辐射140、150、160，并且用于发射至少第二波长带b(也被表示为第二波长)的电磁辐射140、150、160。第一波长带a可以与第二波长带b不同。作为示例，第一波长带a和第二波长带b可以不重叠。
84.在各个方面中，至少一个光源可以包括至少第一激光二极管和第二激光二极管，第一激光二极管被配置成用于发射第一波长带a的电磁辐射，第二激光二极管被配置成用于发射第二波长带b的电磁辐射。替代地或附加地，至少一个光源可以是单个光二极管，例如具有可调谐光谱的激光二极管和/或以不同波长带形式的发射光，例如发射第一波长带a和第二波长带b的电磁辐射。
85.光检测和测距系统200可以进一步包括被布置在光栅结构304与发射结构110(例如图4中所述的pic)之间的光学路径中的会聚透镜302。会聚透镜302可以被配置成用于通
过光栅结构304将光子集成电路110的多个光学路径410的光引导至光检测和测距系统外部的不同方向(θ1、θ2、θn)。换句话说，会聚透镜302可以被配置成和/或可以被提供成使得来自输出端410和/或发射结构110的光在(平面)光栅结构304上具有不同的倾斜角度。然而，会聚透镜302和光栅结构304的功能也可以在各个方面中被集成在单个光学元件中。两个元件302、304的目的可以是同时将来自光学路径的输出端的平行光同时发射到空间中的不同方向，并接收和检测从目标210后向反射的光144、154、164。光栅结构304可以被配置成用于以第一角度(图5中的θ
a1,2,
…
,n
)引导或重定向第一波长a的电磁辐射，并以第二角度(图5中的θ
b1,2,
…
,n
)引导或重定向第二波长b的电磁辐射。因此，光学路径的所发射的光或所接收的光可以取决于光的波长(频率)a/b从空间中的不同方向发射和接收(在图5中由θ
a1
,θ
a2
,θ
an
,θ
b1
,θ
b2
,θ
bn
表示)。在图3和图4中，光检测和测距系统以线性方式被图示出，其中透镜302被图示为会聚透镜302，并且光栅结构304被图示为透射光栅。然而，pic或至少pic的输出，透镜302和光栅结构304可以作为堆栈中的层垂直地布置在彼此上方。作为示例，光栅结构304可以被配置为反射光栅(如图5所图示)。
86.在各个方面中，第一波长a的光和第二波长b的光可以同时被发射(例如，光学路径可以被复用)或连续地被发射。作为示例，在等待第一波长的光在光电检测器处被接收的时间段内，第二波长b的光可能被发射。
87.在各个方面中，使用由多个光学路径发射到空间θ
1/2/n
中的不同方向的(相同波长的)光和/或使用被发射到空间θ
a/b
中的不同方向的不同波长的光可以实现在同一时刻对目标的不同部分或自由空间进行扫描、感测或采样，并且因此，允许增加光检测和测距系统的分辨率。
88.图6图示出根据各个方面的操作光检测和测距系统200的方法600的流程图。方法600可包括：由第一发射结构将第一电磁辐射并且由第二发射结构将第二电磁辐射发射602至光检测和测距系统的外部。该方法600可以进一步包括由第一检测结构检测604从光检测和测距系统外部接收到的第二电磁辐射和从第一发射结构接收到的第一电磁辐射。该方法600可以进一步包括由第二检测结构检测606从光检测和测距系统的外部接收到的第一电磁辐射和从第二发射结构接收到的第二电磁辐射。
89.该方法600可以包括用于确定由第一发射结构接收到的电磁辐射的频率之间的频率差并且确定由第二检测结构接收到的电磁辐射之间的频率差。
90.方法600可以包括用于确定由第一检测结构接收到的电磁辐射的发射时序与检测时序之间的时间差并且确定由第二检测结构接收到的电磁辐射的发射时序与检测时序之间的时间差。
91.方法600可以包括用于同时发射第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射。
92.第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射具有相同的频率。
93.第一相干电磁辐射可以具有第一频率，并且第二相干电磁辐射可以具有与第一频率不同的第二频率。
94.在各个方面中，用于操作光检测和测距系统的方法600可以包括：由第一电磁辐射发射结构110-1发射第一相干电磁辐射，并且由第二电磁辐射发射结构110-3发射第二相干电磁辐射；由第一电磁辐射检测结构120-1检测第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射，并且由第二电磁辐射检测结构120-3检测第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射；由多个光
学组件170将来自至少第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构的电磁辐射引导至光学系统100的外部130，并将来自光学系统100的外部130的电磁辐射引导至至少第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构，其中，多个光学组件170可以被配置成用于将来自第一相干电磁辐射发射结构110-1的第一电磁辐射引导至第一相干电磁辐射检测结构120-1并将来自光学系统100的外部130的第一电磁辐射引导至第二相干电磁辐射检测结构120-3，并且用于将来自第二相干电磁辐射发射结构110-3的第二电磁辐射引导至第二相干电磁辐射检测结构120-3并将来自光学系统100的外部130的第二电磁辐射引导至第一相干电磁辐射检测结构120-1，其中，多个光学组件170可被配置成使第一电磁辐射和第二电磁辐射可在第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构120-3处彼此相干，其中，多个光学组件170可包括光轴，其中，第一相干电磁辐射发射结构110-1可被布置在距光轴第一距离170处，而第二相干电磁辐射发射结构110-3可被布置在距光轴第二距离172处，其中，第一距离170可与第二距离172相同；并且其中至少第一电磁辐射发射结构110-1和第二相干电磁辐射发射结构110-3可以由光子集成电路形成。
95.对于一个或多个方面而言，前述图中的一个或多个图中所阐述的组件中的至少一个组件可以被配置成用于执行下面的示例部分中所阐述的一个或多个操作、技术、过程和/或方法。例如，如上文结合前述图中的一个或多个图描述的基带电路可以被配置成用于根据下面阐述的示例中的一个或多个示例进行操作。对于另一个示例而言，如上文结合前述图中的一个或多个图所描述的与ue、基站、网络元件等相关联的电路可以被配置成用于根据下面在示例部分中阐述的示例中的一个或多个示例进行操作。
96.示例
97.本文阐述的示例是说明性的而不是穷尽性的。
98.示例1是一种光检测和测距系统，包括：至少第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构，第一电磁辐射发射结构被配置成用于发射第一相干电磁辐射，第二电磁辐射发射结构被配置成用于发射第二相干电磁辐射；至少第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构，第一电磁辐射检测结构被配置成用于检测第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射，第二电磁辐射检测结构被配置成用于检测第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射；多个光学组件，光学地被配置成用于将来自至少第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构的电磁辐射引导至光检测和测距系统的外部，并将来自光检测和测距系统的外部的电磁辐射引导至至少第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构，其中，多个光学组件被配置成用于：将来自第一相干电磁辐射发射结构的第一电磁辐射引导至第一相干电磁辐射检测结构，用于将来自光检测和测距系统的外部的第一电磁辐射引导至第二相干电磁辐射检测结构，并且用于将来自第二相干电磁辐射发射结构的第二电磁辐射引导至第二相干电磁辐射检测结构并将来自光检测和测距系统的外部的第二电磁辐射引导至第一相干电磁辐射检测结构，其中，多个光学组件被配置成使得第一电磁辐射和第二电磁辐射在第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构处彼此相干，其中，多个光学组件包括光轴，其中，第一相干电磁辐射发射结构被布置在距光轴第一距离处，并且第二相干电磁辐射发射结构被布置在距光轴第二距离处，其中，第一距离与第二距离相同；并且其中，至少第一电磁辐射发射结构和第二相干电磁辐射发射结构由光子集成电路形成。
99.在示例2中，示例1的主题可以任选地进一步包括，第一相干电磁辐射发射结构、光
轴和第二相干电磁辐射发射结构沿着一个共同线或在一个共同线上布置。
100.在示例3中，示例1或示例2中任一项的主题可以任选地进一步包括第三电磁辐射发射结构和第四电磁辐射发射结构，第三电磁辐射发射结构被布置在距第一相干电磁辐射发射结构第三距离处，第四电磁辐射发射结构被布置在距第二相干电磁辐射发射结构第四距离处，其中第三距离与第四距离相同并且其中第三距离与第一距离不同。
101.在示例4中，示例1至3中任一项的主题可以任选地进一步包括中心电磁辐射发射结构，中心电磁辐射发射结构被布置在多个光学组件的光轴处。
102.在示例5中，示例1至4中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括可移动反射镜，可移动反射镜被配置成用于将第一电磁辐射和第二电磁辐射引至外部并且用于将来自外部的所反射的第一电磁辐射和第二电磁辐射引至第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构。
103.在示例6中，示例1至5中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括光栅结构，光栅结构被配置成用于将第一电磁辐射和第二电磁辐射引至外部并且用于将来自外部的所反射的第一电磁辐射和第二电磁辐射引至第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构。
104.在示例7中，示例1至6中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括会聚透镜，会聚透镜被配置成用于将第一电磁辐射和第二电磁辐射准直并对齐到光栅结构上。
105.在示例8中，示例1至7中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括相移结构，相移结构被配置成用于对第一电磁辐射和第二电磁辐射的相位进行移位。
106.在示例9中，示例1至8中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括光学抽头，光学抽头被配置成用于将第一相干电磁辐射引至第二相干电磁辐射检测结构并且用于将第二电磁辐射引至第一相干电磁辐射检测结构，其中光学抽头被配置为基本上透明的板。
107.在示例10中，示例1至9中任一项的主题可以任选地进一步包括二维阵列，该二维阵列包括多个电磁辐射发射结构，多个电磁辐射发射结构包括第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构。
108.在示例11中，示例1至10中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括可移动反射镜和光栅结构，可移动反射镜和光栅结构被配置成用于将第一电磁辐射和第二电磁辐射引至外部并且用于将来自外部的所反射的第一电磁辐射和第二电磁辐射引至第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构。
109.在示例12中，示例1至11中任一项的主题可以任选地进一步包括控制器，控制器被配置成用于控制至少第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构以调整发射第一电磁辐射和第二电磁辐射的发射时序。
110.在示例13中，示例1至12中任一项的主题可以任选地进一步包括控制器，控制器被配置成用于控制至少第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构以检测第一电磁辐射和第二电磁辐射。
111.在示例14中，示例1至13中任一项的主题可以任选地进一步包括控制器，控制器进一步被配置成用于确定由第一相干电磁辐射检测结构接收到的第一电磁辐射和第二电磁
辐射的频率和/或相位之间的差；以及用于确定由第二相干电磁辐射检测结构接收到的第一电磁辐射和第二电磁辐射的频率和/或相位之间的差。
112.在示例15中，示例12至14中的任一项的主题可以可选地进一步包括，控制器进一步被配置成用于确定由第一相干电磁辐射发射结构接收到的第一相干电磁辐射的发射时序与由第一相干电磁辐射发射结构检测结构接收到的第二相干电磁辐射的接收时序之间的时间差；并且用于确定由第二相干电磁辐射发射结构接收到的第二相干电磁辐射的发射时序与由第二相干电磁辐射发射结构检测结构接收到的第一相干电磁辐射的接收时序之间的时间差。
113.在示例16中，示例12至15中的任一项的主题可以任选地进一步包括，控制器进一步被配置成用于同时发射第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射。
114.在示例17中，示例1至16中的任一项的主题可以任选地进一步包括，第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射具有相同的频率。
115.在示例18中，示例1至17中任一项的主题可以任选地进一步包括，第一相干电磁辐射具有第一频率，并且第二相干电磁辐射具有与第一频率不同的第二频率。
116.在示例19中，示例1至18中任一项的主题可以任选地进一步包括，平衡检测器具有至少第一平衡检测器和第二平衡检测器，其中第一平衡检测器和第二平衡检测器中的每一者包括第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构。
117.在示例20中，示例1至19中任一项的主题可以任选地进一步包括，第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构被配置成用于发射至少第一频带的电磁辐射和不与第一频带重叠的第二频带的电磁辐射。
118.示例21是一种光学系统，包括：至少第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构，第一电磁辐射发射结构被配置成用于发射第一相干电磁辐射，第二电磁辐射发射结构被配置成用于发射第二相干电磁辐射；至少第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构，第一电磁辐射检测结构被配置成用于检测第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射，第二电磁辐射检测结构被配置成用于检测第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射；多个光学组件，光学地被配置成用于将来自至少第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构的电磁辐射引导至光学系统的外部，并将来自光学系统的外部的电磁辐射引导至至少第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构，其中，多个光学组件被配置成用于：将来自第一相干电磁辐射发射结构的第一电磁辐射引导至第一相干电磁辐射检测结构，将来自光学系统的外部的第一电磁辐射引导至第二相干电磁辐射检测结构，并且将来自第二相干电磁辐射发射结构的第二电磁辐射引导至第二相干电磁辐射检测结构并将来自光学系统的外部的第二电磁辐射引导至第一相干电磁辐射检测结构，以及其中多个光学组件，多个光学组件被配置成使得第一电磁辐射和第二电磁辐射在第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构处彼此相干。
119.在示例22中，示例21的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括光轴，其中第一相干电磁辐射发射结构被布置在距光轴第一距离处，并且第二相干电磁辐射发射结构被布置在距光轴第二距离处，其中第一距离与第二距离相同。
120.在示例23中，示例21或22的主题可以任选地进一步包括，第一相干电磁辐射发射结构、光轴和第二相干电磁辐射发射结构沿着一个共同线或在一个共同线上布置。
121.在示例24中，示例21至23中任一项的主题可以任选地进一步包括第三电磁辐射发射结构和第四电磁辐射发射结构，第三电磁辐射发射结构被布置在距第一相干电磁辐射发射结构第三距离处，第四电磁辐射发射结构被布置在距第二相干电磁辐射发射结构第四距离处，其中第三距离与第四距离相同并且其中第三距离与第一距离不同。
122.在示例25中，示例21至24中任一项的主题可以任选地进一步包括中心电磁辐射发射结构，中心电磁辐射发射结构被布置在多个光学组件的光轴处。
123.在示例26中，示例21至25中任一项的主题可以任选地进一步包括，至少第一电磁辐射发射结构和第二相干电磁辐射发射结构由光子集成电路形成。
124.在示例27中，示例21至26中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括可移动反射镜和光栅结构，可移动反射镜和光栅结构被配置成用于将第一电磁辐射和第二电磁辐射引至外部并且用于将来自外部的所反射的第一电磁辐射和第二电磁辐射引至第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构。
125.在示例28中，示例21至27中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括光栅结构，光栅结构被配置成用于将第一电磁辐射和第二电磁辐射引至外部并且用于将来自外部的所反射的第一电磁辐射和第二电磁辐射引至第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构。
126.在示例29中，示例28的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括会聚透镜，会聚透镜被配置成用于将第一电磁辐射和第二电磁辐射准直并对齐到光栅结构上。
127.在示例30中，示例21至29中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括相移结构，相移结构被配置成用于对第一电磁辐射和第二电磁辐射的相位进行移位。
128.在示例31中，示例21至30中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括光学抽头，光学抽头被配置成用于将第一相干电磁辐射引至第二相干电磁辐射检测结构并且用于将第二电磁辐射引至第一相干电磁辐射检测结构，其中光学抽头被配置为基本上透明的板。
129.在示例32中，示例21至31中任一项的主题可以任选地进一步包括二维阵列，该二维阵列包括多个电磁辐射发射结构，多个电磁辐射发射结构包括第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构。
130.在示例33中，示例21至32中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括可移动反射镜，可移动反射镜被配置成用于将第一电磁辐射和第二电磁辐射引至外部并且用于将来自外部的所反射的第一电磁辐射和第二电磁辐射引至第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构。
131.在示例34中，示例21至33中任一项的主题可以任选地进一步包括控制器，控制器被配置成用于控制至少第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构以调整发射第一电磁辐射和第二电磁辐射的发射时序。
132.在示例35中，示例1至34中任一项的主题可以任选地进一步包括控制器，控制器被配置成用于控制至少第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构以检测第一电磁辐射和第二电磁辐射。
133.在示例36中，示例34或35中任一项的主题可以任选地进一步包括控制器，控制器进一步被配置成用于确定由第一相干电磁辐射检测结构接收到的第一电磁辐射和第二电
磁辐射的频率和/或相位之间的差；以及用于确定由第二相干电磁辐射检测结构接收到的第一电磁辐射和第二电磁辐射的频率和/或相位之间的差。
134.在示例37中，示例34至36中的任一项的主题可以可选地进一步包括，控制器进一步被配置成用于确定由第一相干电磁辐射发射结构接收到的第一相干电磁辐射的发射时序与由第一相干电磁辐射发射结构检测结构接收到的第二相干电磁辐射的接收时序之间的时间差；并且用于确定由第二相干电磁辐射发射结构接收到的第二相干电磁辐射的发射时序与由第二相干电磁辐射发射结构检测结构接收到的第一相干电磁辐射的接收时序之间的时间差。
135.在示例38中，示例34至37中的任一项的主题可以任选地进一步包括，控制器进一步被配置成用于同时发射第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射。
136.在示例39中，示例21至38中的任一项的主题可以任选地进一步包括，第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射具有相同的频率。
137.在示例40中，示例21至39中任一项的主题可以任选地进一步包括，第一相干电磁辐射具有第一频率，并且第二相干电磁辐射具有与第一频率不同的第二频率。
138.在示例41中，示例21至40中任一项的主题可以任选地进一步包括平衡检测器，平衡检测器具有至少第一平衡检测器和第二平衡检测器，其中第一平衡检测器和第二平衡检测器中的每一者包括第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构。
139.在示例42中，示例21至41中任一项的主题可以任选地进一步包括，第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构被配置成用于发射至少第一频带的电磁辐射和不与第一频带重叠的第二频带的电磁辐射。
140.在示例43中，示例21至42中任一项的主题可以任选地进一步包括，光学系统是光检测和测距系统。
141.示例44是一种用于操作光检测和测距系统的方法，包括：通过第一电磁辐射发射结构发射第一相干电磁辐射并且通过第二电磁辐射发射结构发射第二相干电磁辐射；通过第一电磁辐射检测结构检测第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射并且通过第二电磁辐射检测结构检测第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射；通过多个光学组件将来自至少第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构的电磁辐射引导至光检测和测距系统的外部，并将来自光检测和测距系统的外部的电磁辐射引导至至少第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构，其中，多个光学组件被配置成用于：将来自第一相干电磁辐射发射结构的第一电磁辐射引导至第一相干电磁辐射检测结构，将来自光检测和测距系统的外部的第一电磁辐射引导至第二相干电磁辐射检测结构，并且将来自第二相干电磁辐射发射结构的第二电磁辐射引导至第二相干电磁辐射检测结构并将来自光检测和测距系统的外部的第二电磁辐射引导至第一相干电磁辐射检测结构，其中，多个光学组件被配置成使得第一电磁辐射和第二电磁辐射在第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构处彼此相干，其中，多个光学组件包括光轴，其中，第一相干电磁辐射发射结构被布置在距光轴第一距离处，第二相干电磁辐射发射结构被布置在距光轴第二距离处，其中，第一距离与第二距离相同；并且其中，至少第一电磁辐射发射结构和第二相干电磁辐射发射结构由光子集成电路形成。
142.在示例45中，示例44的主题可以任选地进一步包括，第一相干电磁辐射发射结构、
光轴和第二相干电磁辐射发射结构沿着一个共同线或在一个共同线上布置。
143.在示例46中，示例44或示例45中任一项的主题可以任选地进一步包括第三电磁辐射发射结构和第四电磁辐射发射结构，第三电磁辐射发射结构被布置在距第一相干电磁辐射发射结构第三距离处，第四电磁辐射发射结构被布置在距第二相干电磁辐射发射结构第四距离处，其中第三距离与第四距离相同并且其中第三距离与第一距离不同。
144.在示例47中，示例44至46中任一项的主题可以任选地进一步包括中心电磁辐射发射结构被布置在多个光学组件的光轴处。
145.在示例48中，示例44至47中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括可移动反射镜，可移动反射镜被配置成用于将第一电磁辐射和第二电磁辐射引至外部并且用于将来自外部的所反射的第一电磁辐射和第二电磁辐射引至第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构。
146.在示例49中，示例44至48中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括光栅结构，光栅结构被配置成用于将第一电磁辐射和第二电磁辐射引至外部并且用于将来自外部的所反射的第一电磁辐射和第二电磁辐射引至第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构。
147.在示例50中，示例44至49中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括会聚透镜，会聚透镜被配置成用于将第一电磁辐射和第二电磁辐射准直并对齐到光栅结构上。
148.在示例51中，示例44至50中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括相移结构，相移结构被配置成用于对第一电磁辐射和第二电磁辐射的相位进行移位。
149.在示例52中，示例44至51中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括光学抽头，光学抽头被配置成用于将第一相干电磁辐射引至第二相干电磁辐射检测结构并且用于将第二电磁辐射引至第一相干电磁辐射检测结构，其中光学抽头被配置为基本上透明的板。
150.在示例53中，示例44至52中任一项的主题可以任选地进一步包括二维阵列，该二维阵列包括多个电磁辐射发射结构，多个电磁辐射发射结构包括第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构。
151.在示例54中，示例44至53中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括可移动反射镜和光栅结构，可移动反射镜和光栅结构被配置成用于将第一电磁辐射和第二电磁辐射引至外部并且用于将来自外部的所反射的第一电磁辐射和第二电磁辐射引至第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构。
152.在示例55中，示例44至54中任一项的主题可以任选地进一步包括控制器，控制器被配置成用于控制至少第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构以调整发射第一电磁辐射和第二电磁辐射的发射时序。
153.在示例56中，示例44至55中任一项的主题可以任选地进一步包括控制器，控制器被配置成用于控制至少第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构以检测第一电磁辐射和第二电磁辐射。
154.在示例57中，示例55或56中任一项的主题可以任选地进一步包括控制器，控制器进一步被配置成用于确定由第一相干电磁辐射检测结构接收到的第一电磁辐射和第二电
磁辐射的频率和/或相位之间的差；以及用于确定由第二相干电磁辐射检测结构接收到的第一电磁辐射和第二电磁辐射的频率和/或相位之间的差。
155.在示例58中，示例55至57中的任一项的主题可以可选地进一步包括，控制器进一步被配置成用于：确定由第一相干电磁辐射发射结构接收到的第一相干电磁辐射的发射时序与由第一相干电磁辐射发射结构检测结构接收到的第二相干电磁辐射的接收时序之间的时间差；并且确定由第二相干电磁辐射发射结构接收到的第二相干电磁辐射的发射时序与由第二相干电磁辐射发射结构检测结构接收到的第一相干电磁辐射的接收时序之间的时间差。
156.在示例59中，示例55至58中的任一项的主题可以任选地进一步包括，控制器进一步被配置成用于同时发射第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射。
157.在示例60中，示例44至59中的任一项的主题可以任选地进一步包括，第一相干电磁辐射和第二相干电磁辐射具有相同的频率。
158.在示例61中，示例44至60中任一项的主题可以任选地进一步包括，第一相干电磁辐射具有第一频率，并且第二相干电磁辐射具有与第一频率不同的第二频率。
159.在示例62中，示例44至61中任一项的主题可以任选地进一步包括平衡检测器，平衡检测器具有至少第一平衡检测器和第二平衡检测器，其中第一平衡检测器和第二平衡检测器中的每一者包括第一电磁辐射检测结构和第二电磁辐射检测结构。
160.在示例63中，示例44至62中任一项的主题可以任选地进一步包括，第一电磁辐射发射结构和第二电磁辐射发射结构被配置成用于发射至少第一频带的电磁辐射和不与第一频带重叠的第二频带的电磁辐射。
161.示例64是一种光检测和测距系统，包括：由光子集成电路形成的至少一个电磁辐射发射结构，被配置成用于发射第一相干电磁辐射；至少一个电磁辐射检测结构，被配置成用于接收第一相干电磁辐射和与第一相干电磁辐射相干的第二电磁辐射，其中电磁辐射检测结构在光子集成电路的外部；多个光学组件，光学地被配置成用于将来自电磁辐射发射结构的第一相干电磁辐射引导至光检测和测距系统的外部，并将来自光检测和测距系统的外部的第一相干电磁辐射引导至电磁辐射检测结构，其中，多个光学组件进一步被配置成用于提供第二相干电磁辐射。
162.在示例65中，示例64的主题可以任选地包括，光学组件光学地被配置成用于在第一相干电磁辐射被发射到外部之前根据第一相干电磁辐射生成第二相干电磁辐射。
163.在示例66中，示例64的主题可以任选地包括，光子集成电路包括第二电磁辐射发射结构，第二电磁辐射发射结构被配置成用于发射第二相干电磁辐射。
164.在示例67中，示例64至66中任一项的主题可以任选地进一步包括，多个光学组件包括可移动反射镜和光栅结构，可移动反射镜和光栅结构被配置成用于将第一相干电磁辐射引至外部并且用于将来自外部的所反射的第一电磁辐射引至电磁辐射检测结构。
165.在示例68中，示例67的主题可以任选地包括，多个光学组件包括会聚透镜，会聚透镜被配置成用于将第一相干电磁辐射准直并对齐到光栅结构上。
166.在示例69中，示例64至68中任一项的主题可以任选地包括，多个光学组件包括光学地被配置成用于生成第二相干电磁辐射的半波片。
167.在示例70中，示例64或66至69中的任一项的主题可以任选地包括，光子集成电路
包括电磁辐射发射结构的二维阵列，多个电磁辐射发射结构包括第一相干电磁辐射发射结构。
168.在示例71中，示例64至70中任一项的主题可以任选地包括，控制器被配置成用于控制至少第一相干电磁辐射发射结构以调整发射第一相干电磁辐射的发射时序。
169.在示例72中，示例64至71中任一项的主题可以任选地包括控制器，控制器被配置成用于控制至少第一相干电磁辐射检测结构以检测第一电磁辐射和第二电磁辐射。
170.在示例73中，示例71或72中任一项的主题可以任选地包括，控制器进一步被配置成用于确定由第一相干电磁辐射检测结构接收到的第一电磁辐射和第二电磁辐射的频率和/或相位之间的差。
171.在示例74中，示例71至73中任一项的主题可以任选地包括，控制器进一步被配置成用于确定由电磁辐射发射结构接收到的第一相干电磁辐射的发射频率与由电磁辐射发射结构检测结构接收到的第二相干电磁辐射的接收频率之间的频率差。
172.在示例75中，示例64至74中任一项的主题可以任选地进一步包括平衡检测器布置，平衡检测器布置具有至少第一检测器和第二检测器，其中第一检测器和第二检测器中的每一者包括电磁辐射检测结构。
173.除非以其他方式明确陈述，否则上述示例中的任一示例可与任何其他示例(或示例的组合)组合。一个或多个实现方式的前述描述提供了说明和描述，但并不旨在是穷举的且不旨在将各方面的范围限制于所公开的精确形式。根据以上教导，修改和变型是可能的，或者可从各方面的实施获取。除非以其他方式明确陈述，否则上述示例中的任一示例可与任何其他示例(或示例的组合)组合。一个或多个实现方式的前述描述提供了说明和描述，但并不旨在是穷举的且不旨在将各方面的范围限制于所公开的精确形式。根据以上教导，修改和变型是可能的，或者可从各方面的实施获取。
174.虽然已经参照具体方面具体地示出和描述了本发明，但本领域技术人员应当理解，可对本发明作出形式上和细节上的各种变化而不背离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。因此，本发明的范围由所附权利要求表示并且因此旨在涵盖落在权利要求的等效含义和范围内的所有变化。