探测器及光线入射角度检测装置、收发系统和激光雷达的制作方法

本发明涉及激光探测领域，特别涉及一种探测器及光线入射角度检测装置、收发系统和激光雷达。

背景技术：

1、激光雷达是一种常用的测距传感器，具有探测距离远、分辨率高、受环境干扰小等特点，广泛应用于智能机器人、无人机、无人驾驶等领域。近年来，自动驾驶技术发展迅速，激光雷达作为其距离感知的核心传感器，已不可或缺。

2、探测器，作为激光雷达核心部件之一，其性能的好坏对激光雷达的性能有着很大的影响。特别是激光器的功率会受到安全性的限制，高灵敏度探测器的使用能够实现安全性、测远能力的兼顾。其中，单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，spad)是利用光电二极管在高的反向偏压下发生载流子雪崩倍增效应而制成的光电器件。因为具有极高的光电增益，在用于激光测距的接收端探测器等领域逐渐受到重视。

3、但是，高灵敏度探测器的使用也容易引起受干扰光影响大、信噪比恶化的问题。

技术实现思路

1、本发明解决的问题是在使用高灵敏度探测器的激光雷达中，如何抑制干扰、改善信噪比。

2、为解决上述问题，本发明提供一种收发系统，包括：

3、发射模块，所述发射模块适宜于产生探测光，所述探测光为线偏振光；传输模块，所述传输模块传输所述探测光以形成扫描光；所述扫描光被障碍物反射形成回波光；探测模块，所述探测模块包括：探测器，所述探测器包括：至少1个光电二极管单元，所述光电二极管单元包括：选择结构，所述选择结构根据偏振信息从所述回波光中选出信号光；转换层，所述转换层将所述选择结构所选出的信号光转换为电信号。

4、可选的，所述光电二极管单元为单光子雪崩二极管单元和雪崩光电二极管单元中的一种。

5、可选的，所述收发系统为同轴收发系统，所述传输模块还接收所述回波光；所述传输模块还包括：分光单元，所述分光单元位于所述探测光和所述回波光的部分光路中，所述分光单元分离所述探测光和所述回波光。

6、可选的，所述分光单元包括：偏振分束器。

7、可选的，所述选择结构选出的所述信号光的偏振方向与所述探测光的偏振方向正交。

8、可选的，所述传输模块还适宜于偏转所传输的光线的偏振方向。

9、可选的，所述传输模块包括：1/4波片。

10、可选的，所述选择结构通过透射或反射的方式从所述回波光中选出所述信号光中。

11、可选的，所述选择结构对信号光的透射率大于对干扰光的透射率。

12、可选的，所述信号光在所述转换层中的共振强度高于干扰光在所述转换层中的共振强度。

13、可选的，沿所述信号光的光路，所述选择结构位于所述转换层的至少一侧。

14、相应的，本发明还提供一种激光雷达，包括：收发系统，所述收发系统为本发明的收发系统。

15、本发明还提供一种探测器，包括：

16、至少1个单光子雪崩二极管单元，所述单光子雪崩二极管单元包括：选择结构，所述选择结构根据偏振信息从待测光中选出第一线偏光；转换层，所述转换层将所述选择结构所选出的第一线偏光转换为电信号。

17、可选的，所述选择结构通过透射或反射的方式从所述待测光中选出所述第一线偏光。

18、可选的，所述选择结构对所述第一线偏光的透射率大于对第二线偏光的透射率，其中第二线偏光的偏振方向与所述第一线偏光的偏振方向正交。

19、可选的，所述第一线偏光在所述转换层中的共振强度高于第二线偏光在所述转换层中的共振强度。

20、可选的，沿光线入射所述探测器的光路，所述选择结构位于所述转换层的至少一侧。

21、可选的，所述探测器为背照式探测器，所述探测器还包括：导电层，所述导电层位于所述转换层的一侧，所述转换层指向所述导电层的方向与光线入射所述探测器的方向一致。

22、可选的，所述转换层远离所述导电层的一侧设置有所述选择结构；所述导电层反射的光信号再次透射所述转换层后，被所述选择结构反射。

23、可选的，所述探测器为面照式探测器，所述探测器还包括：衬底，所述衬底位于所述转换层的一侧，所述转换层指向所述衬底的方向与光线入射所述探测器的方向一致。

24、可选的，所述选择结构包括：多个调制件，多个所述调制件之间相互分离，平行所述单光子雪崩二极管单元的入光面的平面内，多个所述调制件的分布满足预设的调制规则。

25、可选的，多个所述调制件呈周期性分布。

26、可选的，相邻所述调制件之间形成空隙。

27、可选的，所述调制件凸起于所述转换层表面。

28、可选的，多个所述调制件还适宜于构成导电层。

29、相应的，本发明还提供一种光线入射角度检测装置，包括：探测器，所述探测器包括：至少1个单光子雪崩二极管单元，所述单光子雪崩二极管单元包括：选择结构，所述选择结构根据偏振信息从待测光中选出第一线偏光；转换层，所述转换层将所述选择结构所选出的第一线偏光转换为电信号；检测器，所述检测器适宜于根据所述探测器所转换电信号的强度获得待测光入射所述探测器的入射角度。

30、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

31、本发明技术方案中，所述探测器的光电二极管单元包括：选择结构和转换层，所述选择结构根据偏振信息从待测光中选出第一线偏光。通过在探测器的光电二极管单元内部设置选择结构实现光信号的选择，从器件层面选择性地增强对某一偏振态的光信号的探测，抑制对另一偏振态的光信号的响应，从而抑制干扰光影响、提升信噪比。当所述探测器应用于收发系统、特别是激光雷达的收发系统时，所述选择结构根据偏振信息从所述回波光中选出信号光、抑制干扰光，从而能够从器件层面实现高灵敏度、低噪声的兼顾，无需额外元件设置，能够在高信噪比的同时，简化激光雷达结构，降低装配难度。

技术特征：

1.一种收发系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的收发系统，其特征在于，所述光电二极管单元为单光子雪崩二极管单元和雪崩光电二极管单元中的一种。

3.如权利要求1所述的收发系统，其特征在于，所述收发系统为同轴收发系统，所述传输模块还接收所述回波光；

4.如权利要求3所述的收发系统，其特征在于，所述分光单元包括：偏振分束器。

5.如权利要求4所述的收发系统，其特征在于，所述选择结构选出的所述信号光的偏振方向与所述探测光的偏振方向正交。

6.如权利要求5所述的收发系统，其特征在于，所述传输模块还适宜于偏转所传输的光线的偏振方向。

7.如权利要求6所述的收发系统，其特征在于，所述传输模块包括：1/4波片。

8.如权利要求1所述的收发系统，其特征在于，所述选择结构通过透射或反射的方式从所述回波光中选出所述信号光中。

9.如权利要求8所述的收发系统，其特征在于，所述选择结构对信号光的透射率大于对干扰光的透射率。

10.如权利要求8所述的收发系统，其特征在于，所述信号光在所述转换层中的共振强度高于干扰光在所述转换层中的共振强度。

11.如权利要求8所述的收发系统，其特征在于，沿所述信号光的光路，所述选择结构位于所述转换层的至少一侧。

12.一种激光雷达，其特征在于，包括：收发系统，所述收发系统如权利要求1～11中任一项所述。

13.一种探测器，其特征在于，包括：至少1个单光子雪崩二极管单元，所述单光子雪崩二极管单元包括：

14.如权利要求13所述的探测器，其特征在于，所述选择结构通过透射或反射的方式从所述待测光中选出所述第一线偏光。

15.如权利要求14所述的探测器，其特征在于，所述选择结构对所述第一线偏光的透射率大于对第二线偏光的透射率，其中第二线偏光的偏振方向与所述第一线偏光的偏振方向正交。

16.如权利要求14所述的探测器，其特征在于，所述第一线偏光在所述转换层中的共振强度高于第二线偏光在所述转换层中的共振强度。

17.如权利要求14所述的探测器，其特征在于，沿光线入射所述探测器的光路，所述选择结构位于所述转换层的至少一侧。

18.如权利要求14所述的探测器，其特征在于，所述探测器为背照式探测器，所述探测器还包括：导电层，所述导电层位于所述转换层的一侧，所述转换层指向所述导电层的方向与光线入射所述探测器的方向一致。

19.如权利要求18所述的探测器，其特征在于，所述转换层远离所述导电层的一侧设置有所述选择结构；

20.如权利要求14所述的探测器，其特征在于，所述探测器为面照式探测器，所述探测器还包括：衬底，所述衬底位于所述转换层的一侧，所述转换层指向所述衬底的方向与光线入射所述探测器的方向一致。

21.如权利要求14所述的探测器，其特征在于，所述选择结构包括：多个调制件，多个所述调制件之间相互分离，平行所述单光子雪崩二极管单元的入光面的平面内，多个所述调制件的分布满足预设的调制规则。

22.如权利要求21所述的探测器，其特征在于，多个所述调制件呈周期性分布。

23.如权利要求21所述的探测器，其特征在于，相邻所述调制件之间形成空隙。

24.如权利要求21所述的探测器，其特征在于，所述调制件凸起于所述转换层表面。

25.如权利要求21所述的探测器，其特征在于，多个所述调制件还适宜于构成导电层。

26.一种光线入射角度检测装置，其特征在于，包括：

技术总结一种探测器及光线入射角度检测装置、收发系统和激光雷达，所述收发系统包括：发射模块，所述发射模块适宜于产生探测光，所述探测光为线偏振光；传输模块，所述传输模块传输所述探测光以形成扫描光；所述扫描光被障碍物反射形成回波光；探测模块，所述探测模块包括：探测器，所述探测器包括：至少1个光电二极管单元，所述光电二极管单元包括：选择结构，所述选择结构根据偏振信息从所述回波光中选出信号光；转换层，所述转换层将所述选择结构所选出的信号光转换为电信号。本发明技术方案从器件层面选择性地增强对某一偏振态的光信号的探测，抑制对另一偏振态的光信号的响应，从而抑制干扰光影响、提升信噪比。技术研发人员：吴攸,向少卿受保护的技术使用者：上海禾赛科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14