光探测和测距系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年11月10日提交的美国专利申请17/522,933的优先权，该申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本公开总体涉及光探测和测距系统的领域。

背景技术

固态调频连续波(frequency modulated continuous wave，FMCW)光探测和测距(light detection and ranging，LIDAR)系统使用调制的红外连续波(continuous wave，CW)红外光作为LIDAR光源。调制光源需要提供用于长距离检测或低可见度环境的高光功率。LIDAR光源的一种调制方法是使用光子同相和正交调制(IQ调制器)的载波抑制单边带调制(carrier-suppressed single-sideband-modulation，CS-SSB)。基于CS-SSB调制器的光源可以提供多GHz的啁啾范围。在通常的应用(例如相干收发器)中，光子IQ调制器使用2×1多模干涉仪(multi-mode interferometer，MMI)来组合IQ调制的I光学载波和Q光学载波。具有利用2×2MMI组合器的IQ调制器的相干收发器也是已知的。然而，在已知的2×2MMI组合器中，由于来自2个输出的信号的不相干性，2×2MMI组合器的两个输出端口中的一个端接或连接到功率监测光电二极管。由此，已知的2×2MMI组合器仅将一个输出用于LIDAR检测。由此，在已知的MMI组合器中，由于2×1MMI组合器中的光散射，或者由于2×2MMI组合器的端接输出，损失了一半的光输出功率(3dB损失)。由此，通常的基于IQ调制器的光源将损失其光输出功率的50％。

一种已知的降低光功率损失的调制方法是直接调谐光源的波长。然而，调制线性高度依赖于波长调谐范围。归因于可调谐激光器的大的RC时间常数，啁啾范围被限制在1GHz以下。

附图说明

在附图中，同样的附图标记在不同的视图中通常指代相同的部件。附图不一定按比例，而是重点通常放在例示本发明的原理上。在以下描述中，参考以下附图描述本发明的各个方面，在附图中：

图1A和图1B例示了LIDAR系统的比较示例的示意图；

图1C例示了LIDAR系统的示例的示意图；

图2A和图2B例示了多模干涉组合器的端口符号；

图3例示了LIDAR系统的示例的示意图；

图4例示了发射器-检测器结构的示意图；

图5A和图5B例示了示例性多模干涉组合器的功率谱；以及

图6例示了具有LIDAR系统的交通工具的示意图。

具体实施方式

LIDAR系统包括基于IQ调制器的光源配置，其具有至少两个输出以对LIDAR系统进行光供电。由此，光源利用所有的光功率，而没有已知MMI组合器的3dB损失。进一步地，光源的输出可以为两个或更多个单独的LIDAR系统供电。替代地或另外，光源的两个输出可一次不相干地对单个LIDAR系统供电。作为示例，光源可以例如以时间复用方式对一个或多个LIDAR系统进行光供电。在光源为一个LIDAR系统供电的情况下，可以放宽LIDAR系统上的光放大。这样，作为示例，可以减少LIDAR系统的整体功耗。在光源为两个或更多个单独的LIDAR系统供电的情况下，所需的调制光源的数量可减少一个或多个。

包括基于IQ调制器的光源的LIDAR系统可以用作自主车辆、自主机器人或自主UAV或无人机中的部件，以在内部以及外部感测物体。LIDAR系统还可用于车辆、机器人、UAV或无人机中的辅助系统。LIDAR系统可以是多模式感测系统的一部分，与相机、雷达、超声或毫米波超宽带(UWB)一起或组合操作。导航和自主或辅助决策可完全或部分基于LIDAR系统。另外，LIDAR系统可以用于诸如智能电话、平板电脑或膝上型电脑之类的移动设备中，用于包括环境、物体、人、姿势或姿态检测的目的。

以下详细描述参考附图，附图以例示的方式示出了可以实践本发明的具体细节和方面。

术语“作为示例”在本文中用于意指“用作示例、实例或例示”。本文描述为“作为示例”的任何方面或设计不一定被解释为比其它方面或设计优选或有利。

例示性地，LIDAR系统的光源的2×2MMI在操作的同时混合同相载波和正交载波。2×2MMI包括I输入和Q输入以及第一输出和第二输出。光源的2×2MMI的两个输出(例如第一输出和第二输出)分别生成载波抑制的上边带信号和下边带信号。光源的2×2MMI的两个输出可以用作LIDAR系统的输入啁啾信号，例如LIDAR系统的输出测距信号。这样，可以降低LIDAR系统功耗。

从光源的2×2MMI的输出来输出的信号可以彼此不相干。在没有相干性的情况下，双输出的单独的单边带特性提供了2个测距信号之间无干扰的额外益处。该双输出光源可以是外部连接到LIDAR系统的单独芯片，或者其可以整体集成在LIDAR系统上。当该光源外部连接时，其也可以同时用于两个或更多个单独的LIDAR系统。

图1A、图1B和图1C例示了用于LIDAR系统的外部光源配置。图1A至图1C中例示的各种部件在图1A的顶部例示，例如光波导105、射频(RF)相位调制器106、直流(DC)相位调谐器107、2×1MMI 108、2×2MMI 109、光链路110(例如光纤110)、激光源104、302和光耦合器306(例如光纤耦合器306)，它们也在图3中使用。

图1A示出了使用IQ调制器的光源芯片101的第一比较示例，该IQ调制器配置有2×1MMI作为I和Q载波组合器。这里，仅使用该光源的一个输出端口。

图1B示出了使用IQ调制器的光源芯片102的第二比较示例，该IQ调制器配置有2×2MMI作为I和Q载波组合器。这里，2×2MMI的2个输出端口可用，但仅一个用作光源芯片输出。两个输出端口中的另一个端口与片上光吸收器端接。

图1C例示了使用2×2MMI组合I载波和Q载波的光源芯片配置300的示例。2×2MMI的两个输出端口都可以用作到LIDAR系统的啁啾信号的输入。由于边带位置差异，从2×2MMI的两个端口发射的信号可具有最小的干扰。2×2MMI的两个输出端口中的每一个可以为一LIDAR系统的一半供电。替代地或另外，2×2MMI的输出端口可以为两个单独的LIDAR系统供电。

图2A例示了第一比较示例的2×1MMI的电场转移矩阵，并且图2B示出了该示例的2×2MMI的电场转移矩阵，以说明3dB的功率损失。图2A示出了图1A的马赫-曾德尔调制器(MZM

对于图2A中的2×1MMI组合器，输出端口电场可表达为等式1，其中，E和θ表示电场幅度和相位。

任何波导系统中的光功率通常可以表达为电场幅度的平方。假设输入和输出波导的几何形状相同，并且只有基模通过波导传播，则可以通过转换因子α从电场幅度计算各个端口处的光功率。输入端口处的功率可以用等式2和等式3表达。

(2)

(3)

为了计算输出端口处的功率，可以通过等式1及其共轭的乘积来计算平方输出电场幅度。计算过程在等式4.1至等式4.5中例示，其中，输出功率取决于I输出端口与Q输出端口之间的相位差。

(4.1)

(4.2)

(4.3)

(4.4)

(4.5)

对于图1A中的IQ调制器，MZM

等式4.5示出了2×1MMI的输出功率仅是来自MZM

对于图1B和图1C中的2×2MMI组合器，输出端口电场可表达为等式5。

(5)

根据等式5中的转移矩阵，交叉路径(Q输入端口到OUT1输出端口或I输入端口到OUT2输出端口)相对于直线路径(I输入端口到OUT1输出端口或Q输入端口到OUT2输出端口)具有90°相位增加，这创建了I载波和Q载波所需的90°相位。因此，MZM

(6.1)

(6.2)

(6.3)

(6.4)

(6.5)

(7.1)

(7.2)

(7.3)

(7.4)

(7.5)

(8) P

根据等式8，很明显，来自组合的OUT1输出端口和OUT2输出端口的总输出功率将等于来自组合的I输入端口和Q输入端口的总输入功率。各个输出端口OUT1、OUT2仅包含组合输入功率的一半。因此，通过仅使用2×2MMI的1个输出端口来为LIDAR系统供电(如图1B中例示的比较示例2中)，将损失3dB的光功率。使用2×2MMI的两个输出端口(如图1C例示的示例中)将使得例如LIDAR系统能够100％地利用光功率。

图3示出了IQ调制器的示例的信号和相位符号。IQ调制器可以包括嵌套在公共衬底上的至少第一马赫-曾德尔调制器MZM

相位设置

调频波通常可以使用第一类自变量m的贝塞尔函数表达。图3的I输入端口和Q输入端口的相位调制光的电场可以在等式9.1至等式9.2和等式10.1至等式10.2中表达。

(9.1)

(9.2)

(10.1)

(10.2)

当通过等式5中的转移矩阵组合I输入端口和Q输入端口的电场表达等式9.2和等式10.2时，输出端口OUT1和OUT2的电场等式如在等式11.1至11.2和等式12至等式12.2中提供。

(11.1)

(11.2)

(12.1)

(12.2)

如这些等式11.2、12.2指示，OUT1输出端口的主信号分量是

可以用

进一步地，2×2MMI组合器以及另外例如LIDAR系统的光源304可附着到半导体衬底或集成在半导体衬底中。半导体衬底中可以集成有至少一个光接收输入301-1、301-2，以将从2×2MMI组合器提供的光分支到一个或多个LIDAR系统的多个光学通道中的一个光学通道(参见图6)。

替代地，光源304(例如激光源304)和/或光接收输入301-1、301-2可以在半导体衬底的外部，并且直接或间接地耦合(例如经由光链路，例如光纤)到半导体衬底。

作为示例，LIDAR 300系统可以包括光源302，其被配置为向MMI的第二输入端口Q提供第二光输入信号

换言之，LIDAR 300系统可以包括MMI，其被配置为向耦合到MMI的第一输出端口OUT1的第一组一个或多个光学通道提供第一光输出信号f

光源302可以包括：发光半导体结构304，其被配置为提供相干电磁辐射；第一MZM

光源302可以包括在第一MZM

第一MZM

发光半导体结构304、第一MZM

第一组的(一个或多个)光学通道和第二组的(一个或多个)光学通道以及至少MMI可以布置或集成在公共衬底上。替代地，第一组的(一个或多个)光学通道可以布置或集成在(第一)衬底上，并且第二组的(一个或多个)光学通道可以布置或集成在另一(第二)衬底上。作为示例，这样，可以由单个光源向两个或更多个LIDAR(子)系统提供光。作为示例，第一组的(一个或多个)光学通道可以光学耦合到第一透镜，并且第二组的(一个或多个)光学通道可以光学耦合到第二透镜。衬底可以是半导体衬底，如以下更详细描述的。

替代地，第一组的(一个或多个)光学通道和第二组的(一个或多个)光学通道可以布置或集成在公共(第一)衬底上，并且至少MMI可以布置或集成在另一(第二)衬底上。第一组的(一个或多个)光学通道和第二组的(一个或多个)光学通道可以经由光链路耦合到MMI的第一输出和第二输出。衬底可以是半导体衬底，如以下更详细描述的。例如，光链路可以是例如在两个光子芯片之间经由例如作为单个芯片的光纤或片上硅波导的光连接。

第一组的(一个或多个)光学通道和第二组的(一个或多个)光学通道中的每一个可以包括平衡光电检测器，该平衡光电检测器光学耦合到MMI的第一输出和第二输出中的一个。第一组的(一个或多个)光学通道和第二组的(一个或多个)光学通道可以彼此光学隔离。第一组的(一个或多个)光学通道和第二组的(一个或多个)光学通道中的至少一个可以包括光频啁啾结构。第一组可以包括多个光学通道，和/或第二组可以包括多个光学通道。第一组和第二组的各个光学通道可以光学耦合到光学系统，该光学系统可以包括以下项的组中的至少一个：光栅、反射镜、四分之一波片、半波片、透镜。第一组和第二组的各个光学通道可以光学耦合到公共透镜。

半导体衬底可以由例如硅或锗的半导体材料制成。半导体衬底可以是例如至少用于多个光学通道的公共衬底。术语“其中集成”可以理解为由衬底的材料形成，并且由此可以不同于元件被形成、布置或定位在衬底顶部上的情况。PIC包括在相同(公共)半导体衬底上彼此紧邻定位的多个部件。术语“紧邻定位”可以被解释为形成在相同(公共)半导体衬底之中或之上。

光源304可以被配置为发射一个或多个波长的相干电磁辐射。通过本说明书，任何种类的可用的“电磁辐射”被表示为“光”，这仅仅是为了说明的目的，并且即使电磁辐射可能不在可见光、红外光/辐射或紫外光/辐射的频率范围内也是如此。光源304可以包括相干电磁辐射源。

至少一个光源304可以被配置为提供相干电磁辐射(也表示为相干光)，例如在可见光谱、红外光谱、太赫兹光谱和/或微波光谱中的激光辐射。作为示例，“光”可以是可见光、红外辐射、太赫兹辐射或微波辐射，并且LIDAR系统的光学部件可以相应地配置。光源304可以被配置为作为连续波激光器和/或脉冲激光器来操作。光源304可以被配置为作为连续波(CW)激光器(例如用于调频连续波(FMCW)LIDAR，其中，输入到光接收输入的光的频率被扫掠或啁啾)来操作。然而，光源304也可以是CW激光器，例如CW激光二极管，其以脉冲模式操作，例如准CW(QCW)激光器。

图4示例性地示出了包括平衡光电检测器401的发射器-检测器结构400，平衡光电检测器401耦合到例如在LIDAR系统中实施的图3的2×2MMI组合器的输出端口301-1、301-2中的一个。应当理解，可出于说明的目的简化LIDAR系统的表示，并且LIDAR系统可包括相对于所示出的部件的额外部件(例如，处理电路、一或多个额外光学部件等)。

2×2多模干涉仪(MMI)414可以被配置为将本地振荡器(LO)光和目标测距信号光混合到两个输出端口418a、418b中，并将它们馈送到平衡光电检测器401中。平衡光电检测器401可以包括两个相同的光电二极管402、404，其具有在公共节点406处彼此耦合的公共p电极和n电极(例如，分别在公共节点406与第一电源节点408之间以及在公共节点406与第二电源节点410之间)。

在图4中，光耦合器414可以是或可以包括2×2多模干涉仪(MMI)，其具有与光源相关联(例如光学耦合)的第一输入波导416a、与视场相关联的第二输入波导416b、与第一光电二极管402相关联的第一输出波导418a、以及与第二光电二极管404相关联的第二输出波导418b。然而，应当理解，2×2多模干涉仪仅是被配置为实现相干检测的光学部件的示例，并且可以提供其他光学部件来实施相同的功能。

发射器-检测器结构400可以被配置用于相干LIDAR检测，例如用于调频连续波(FMCW)LIDAR检测，说明性地用于发射具有随时间变化的频率(例如，从起始频率到最终频率以及从最终频率到起始频率变化的频率)的连续光。相干检测可以包括(在发射器-检测器结构400处)将来自光源(例如，如图3例示)的光416a与例如从LIDAR系统的视场(例如，从视场中的目标-参见图6)反射回的光416b混合。发射光434与接收光436之间的频移提供了确定视场中的物体的一个或多个特性(例如，速度、运动方向等)，如本领域已知的。在接收光416b中不考虑由移动目标引起的多普勒频移。换言之，鉴于由光源发射的光434的速度，目标(从其反射回光436)被认为是静止的。

发射器-检测器结构400可以包括：光源，其被配置为发射光(例如，调频光，例如，光源可以包括本地振荡器)；以及一个或多个光学部件，其向平衡光电检测器401提供光的一部分以及朝向视场提供光434的一部分。一个或多个光学部件可以被配置为使得平衡光电检测器401接收光源发射的光301-1、301-2和从视场朝向发射器-检测器结构400反射回的光436，以提供相干探测。说明性地，光源发射的光可以提供参考光信号，并且在与来自视场的光组合时，可以导出关于存在于视场中的物体的信息。

作为示例，光源可以是或可以包括激光源。激光源可以是或可以包括激光二极管(例如，垂直腔面发射激光二极管或边缘发射激光二极管)或多个激光二极管(例如，以一维或二维阵列布置)。光源可以被配置为例如根据用于LIDAR系统的预定检测方案来发射预定波长范围内的光。作为示例，光源可以被配置为发射在红外或近红外波长范围内(例如，在从约700nm到约5000nm的范围内，例如，在从约900nm到约2000nm的范围内，或例如在905nm或1550nm)的光。

发射器-检测器结构400可以包括光耦合器414，其被配置为接收光源发射的光的一部分(例如，在第一输入端口416a处)并且接收来自视场的光(例如，在第二输入端口416b处)。光耦合器414可以被配置为将来自视场的光和光源发射的光彼此光学耦合以提供输出光。光耦合器414可以被配置为在第一光电二极管402处(在与第一光电二极管402光学耦合的第一输出端口418a处)提供输出光的第一部分，并且在第二光电二极管404处(在与第二光电二极管404光学耦合的第二输出端口418b处)提供输出光的第二部分。平衡光电检测器401提供的光学耦合和差分检测提供了确定来自光源的光与来自视场的光之间的差异。

作为示例，图4例示了在通用FMCW LIDAR接收器中利用的具有线性调频的CS-SSB光。CS-SSB信号首先被分成两个部分416a和434。一部分416a用作本地振荡器(LO)信号，其通过配置为2×2MMI的光耦合器414的上端口418a直接注入平衡光电二极管402、404。另一部分434用作测距信号，并经由发射器光学系统(未例示)发送到环境中。来自环境中的背反射的返回信号436经由接收光学系统重新进入LIDAR系统。返回信号436然后将进入2×2MMI的下端口418b，并最终到达平衡光电二极管402、404。LO信号416a与返回信号436之间的差分信号将在端口V

图5A示出了作为输出端口OUT1 502的归一化频率512的函数的功率谱514，并且图5B示出了作为输出端口OUT2 504的归一化频率512的函数的功率谱514(也参见图3)。频率f

根据图5A和图5B以及等式11.2和等式12.2，很明显IQ调制器的输出端口OUT1、OUT2提供CS-SSB信号516、518的两个相对的边带，其都可以用作LIDAR系统的信号源。

图6例示了作为示例的其中集成有LIDAR系统600的交通工具602的示意图。交通工具602可以是无人驾驶/自主交通工具，例如无人驾驶/自主飞行器、无人驾驶/自主汽车或自主机器人。另外，LIDAR系统600可用于诸如智能电话或平板电脑之类的移动设备中。交通工具602可以是自主交通工具。这里，LIDAR系统600可用于控制交通工具602的行驶方向。作为示例，LIDAR系统600可以被配置为在交通工具602外部进行障碍物、物体深度或速度检测。替代地或另外，交通工具602可要求驾驶员或远程操作员控制交通工具602的行驶方向。LIDAR系统600可以是驾驶助理。作为示例，LIDAR系统600可以被配置为进行障碍物检测，例如，确定交通工具602外的障碍物(目标610)的距离和/或方向以及相对速度。LIDAR系统600可以沿着一个或多个光学通道640-i(其中i是1到N之间的一个，并且N是LIDAR系统600的光子集成电路PIC的通道的数量)配置为从LIDAR系统600的一个或多个输出(例如光路的输出)发射光434(也参见图4)，并且在LIDAR系统600的一个或多个光输入中接收从目标610反射的光436(也参见图4)。LIDAR系统600的光路的输出和输入的结构和设计可以根据LIDAR系统600的工作原理而改变。替代地，LIDAR系统600可以是光谱仪或显微镜，或者可以是光谱仪或显微镜的一部分。然而，工作原理可以与交通工具602中相同。

例如，多个光学通道640-N可以包括如上所述的第一组光学通道和/或第二组光学通道。

LIDAR系统600的光路的输出和输入的结构和设计还可以集成在封装或模块中的光子集成电路(PIC)中，例如，封装内系统(SIP)或模块上系统(SOM)。

示例

本文阐述的示例是说明性的而非穷举性的。

示例1可以是一种光探测和测距系统，该光探测和测距系统可以包括：光源，其被配置为向多模干涉仪的第二输入端口提供第二光输入信号，第二光输入信号可以被相移到向多模干涉仪的第一输入端口提供的第一光输入信号。多模干涉仪可以被配置为向耦合到多模干涉仪的第二输出端口的第二组一个或多个光学通道提供第二光输出信号，并且向耦合到多模干涉仪的第一输出端口的第一组一个或多个光学通道提供第一光输出信号。第一组和第二组的各个光学通道可以被配置为将光发射到光探测和测距系统的外部。MMI可以被配置为生成第一光输出信号与第二光输出信号之间的频率差。

在示例2中，示例1的主题可以可选地包括，光源可以包括：发光半导体结构，其被配置为提供相干电磁辐射；第一马赫-曾德尔调制器，其将发光半导体结构耦合到多模干涉仪的第一输入端口；以及第二马赫-曾德尔调制器，其将发光半导体结构耦合到多模干涉仪的第二输入端口。

在示例3中，示例2的主题可以可选地包括，光源可以包括第一马赫-曾德尔调制器和第二马赫-曾德尔调制器中的至少一个中的移相器。

在示例4中，示例3的主题可以可选地包括，移相器可以包括加热器，其被配置为调节马赫-曾德尔调制器的波导的温度。

在示例5中，示例2至4中任一项的主题可以可选地包括，第一马赫-曾德尔调制器可以与第二马赫-曾德尔调制器光学隔离。

在示例6中，示例2至5中任一项的主题可以可选地包括，发光半导体结构、第一马赫-曾德尔调制器和第二马赫-曾德尔调制器可以集成或布置在公共衬底上。

在示例7中，示例2至5中任一项的主题可以可选地包括，第一马赫-曾德尔调制器和第二马赫-曾德尔调制器可以集成或布置在公共衬底上，并且其中，发光半导体结构可以附着到衬底。

在示例8中，示例1至7中任一项的主题可以可选地包括，第一组的光学通道和第二组的光学通道以及至少多模干涉仪可以布置或集成在公共衬底上。

在示例9中，示例1至7中任一项的主题可以可选地包括，第一组的光学通道可以布置或集成在第一衬底上，并且第二组的光学通道可以布置或集成在第二衬底上。

在示例10中，示例1至7中任一项的主题可以可选地包括，第一组的光学通道和第二组的光学通道可以布置或集成在第一衬底上，并且至少多模干涉仪可以布置或集成在第二衬底上。

在示例11中，示例10的主题可以可选地包括，第一组的光学通道和第二组的光学通道可以经由光纤耦合到多模干涉仪的第一输出端口和第二输出端口。

在示例12中，示例1至11中任一项的主题可以可选地包括，第一组的光学通道和第二组的光学通道中的每一个可以包括平衡光电检测器，该平衡光电检测器光学耦合到多模干涉仪的第一输出端口和第二输出端口中的一个。

在示例13中，示例1至12中任一项的主题可以可选地包括，第一组的光学通道和第二组的光学通道可以彼此光学隔离。

在示例14中，示例1至13中任一项的主题可以可选地包括，第一组的光学通道和第二组的光学通道中的至少一个可以包括光频啁啾结构。

在示例15中，示例1至14中任一项的主题可以可选地包括，第一组可以包括多个光学通道，和/或第二组可以包括多个光学通道。

在示例16中，示例1至15中任一项的主题可以可选地包括，第一组和第二组的各个光学通道可以光学耦合到光学系统，光学系统可以包括以下项的组中的至少一个：光栅、反射镜、四分之一波片、半波片、透镜。

在示例17中，示例1至16中任一项的主题可以可选地包括，第一组和第二组的各个光学通道可以光学耦合到公共透镜。

在示例18中，示例1至16中任一项的主题可以可选地包括，第一组的一个或多个光学通道可以光学耦合到第一透镜，并且第二组的一个或多个光学通道可以光学耦合到第二透镜。

示例19可以是一种光探测和测距系统，该光探测和测距系统可以包括：多模干涉仪，其被配置为向耦合到多模干涉仪的第一输出端口的第一组一个或多个光学通道提供第一光输出信号，并且向耦合到MMI的第二输出端口的第二组一个或多个光学通道提供第二光输出信号。第一组和第二组的各个光学通道被配置为将光发射到光探测和测距系统的外部，其中，多模干涉仪被配置为使得第一光输出信号和第二光输出信号是第一输出端口和第二输出端口处的功率谱中的不同频率处的不同边带。

示例20是一种光探测和测距系统，包括：光源，其被配置为向多模干涉仪的第二输入端口提供第二光输入信号，第二光输入信号被相移到向多模干涉仪的第一输入端口提供的第一光输入信号；其中，多模干涉仪被配置为向耦合到多模干涉仪的第二输出端口的第二光学通道提供第二光输出信号，并且向耦合到多模干涉仪的第一输出端口的第一光学通道提供第一光输出信号，其中，第一光学通道和第二光学通道中的每一个被配置为将光发射到光探测和测距系统的外部，并且其中，多模干涉仪被配置为生成第一光输出信号与第二光输出信号之间的频率差。

在示例21中，示例20的主题可以可选地包括，光源可以包括：发光半导体结构，其被配置为提供相干电磁辐射；第一马赫-曾德尔调制器，其将发光半导体结构耦合到多模干涉仪的第一输入端口；以及第二马赫-曾德尔调制器，其将发光半导体结构耦合到多模干涉仪的第二输入端口。

在示例22中，示例21的主题可以可选地包括，光源可以包括第一马赫-曾德尔调制器和第二马赫-曾德尔调制器中的至少一个中的移相器。

在示例23中，示例22的主题可以可选地包括，移相器可以包括加热器，其被配置为调节马赫-曾德尔调制器的波导的温度。

在示例24中，示例22或23的主题可以可选地包括，第一马赫-曾德尔调制器与第二马赫-曾德尔调制器光学隔离。

在示例25中，示例22至24中任一项的主题可以可选地包括，发光半导体结构、第一马赫-曾德尔调制器和第二马赫-曾德尔调制器集成或布置在公共衬底上。

在示例26中，示例22至25中任一项的主题可以可选地包括，第一马赫-曾德尔调制器和第二马赫-曾德尔调制器集成或布置在公共衬底上，并且其中，发光半导体结构附着到衬底。

在示例27中，示例20至26中任一项的主题可以可选地包括，第一光学通道和第二光学通道以及至少多模干涉仪布置或集成在公共衬底上。

在示例28中，示例20至27中任一项的主题可以可选地包括，第一光学通道布置或集成在第一衬底上，并且第二光学通道布置或集成在第二衬底上。

在示例29中，示例20至28中任一项的主题可以可选地包括，第一光学通道和第二光学通道布置或集成在第一衬底上，并且至少多模干涉仪布置或集成在第二衬底上。

在示例30中，示例29的主题可以可选地包括，第一光学通道和第二光学通道经由光纤耦合到多模干涉仪的第一输出端口和第二输出端口。

在示例31中，示例20至30中任一项的主题可以可选地包括，第一光学通道和第二光学通道中的每一个可以包括平衡光电检测器，该平衡光电检测器光学耦合到多模干涉仪的第一输出端口和第二输出端口中的一个。

在示例32中，示例20至31中任一项的主题可以可选地包括，第一光学通道和第二光学通道彼此光学隔离。

在示例33中，示例20至32中任一项的主题可以可选地包括，第一光学通道和第二光学通道中的至少一个可以包括光频啁啾结构。

在示例34中，示例20至33中任一项的主题可以可选地包括，第一光学通道是第一多个光学通道中的一个光学通道，其中，第一多个光学通道中的每个光学通道光学耦合到多模干涉仪的第一输出端口并且被配置为将光发射到光探测和测距系统的外部，和/或第二光学通道是第二多个光学通道中的一个光学通道，其中，第二多个光学通道中的每个光学通道光学耦合到多模干涉仪的第二输出端口并且被配置为将光发射到光探测和测距系统的外部。

在示例35中，示例20至34中任一项的主题可以可选地包括，第一光学通道和第二光学通道光学耦合到共同透镜。

在示例36中，示例20至35中任一项的主题可以可选地包括，第一光学通道光学耦合到第一透镜，并且第二光学通道光学耦合到第二透镜。

示例37是一种光探测和测距系统，包括：多模干涉仪，其被配置为向耦合到多模干涉仪的第一输出端口的第一光学通道提供第一光输出信号，并且向耦合到多模干涉仪的第二输出端口的第二光学通道提供第二光输出信号，其中，第一光学通道和第二光学通道中的每一个被配置为将光发射到光探测和测距系统的外部，其中，多模干涉仪被配置为使得第一光输出信号和第二光输出信号是第一输出端口和第二输出端口处的功率谱中的不同频率处的不同边带。

在示例38中，示例37的主题可以可选地包括：光源，其被配置为向多模干涉仪的第二输入端口提供第二光输入信号，第二光输入信号被相移到向多模干涉仪的第一输入端口提供的第一光输入信号，其中，光源可以包括发光半导体结构，其被配置为提供相干电磁辐射；第一马赫-曾德尔调制器，其将发光半导体结构耦合到多模干涉仪的第一输入端口；以及第二马赫-曾德尔调制器，其将发光半导体结构耦合到多模干涉仪的第二输入端口。

在示例39中，示例1至38中任一项的主题可以包括，第一光学通道包括第一光频啁啾结构，并且第二光学通道包括第二光频啁啾结构。LIDAR系统还包括上面存储有指令的一个或多个非瞬态计算机可读介质，指令在被系统执行时，使得系统执行方法，方法包括：从第一光学通道发射第一光，其中，第一光包括第一频率啁啾；以及从第二光学通道发射第二光，其中，第二光包括第二频率啁啾。

在示例40中，示例39的主题可以可选地包括，第一光和第二光同时发射。

在示例41中，示例39或40的主题可以可选地包括，第一频率啁啾是向上啁啾，并且第二频率啁啾是向下啁啾。

示例42是一种可以包括示例1至41中任一项的光探测和测距系统的交通工具。

尽管已经参考特定方面具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上对其进行各种改变。由此，本发明的范围由所附权利要求来指示，并且因此旨在包含落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变。