背景技术
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背景技术：
1、光束偏转技术是对发射激光束的方向进行动态精准控制的技术，广泛应用于各个领域，在航空航天、车载雷达、激光通信等方面都是必不可少的。
2、现有的激光雷达分为机械式激光雷达和固态激光雷达。机械式激光雷达采用电机控制的方式或微机电(micro electromechanical system，mems)芯片实现激光的扫描与接收，这种模式扫描频率低，体积大，可靠性低，无法满足激光雷达对激光扫描范围越来越高的需求。固态激光雷达采用半导体光波导器件进行扫描，具有垂直分辨率较低，体积小，频率高的优点，具有广泛的应用空间。
3、传统的固态激光雷达采用光波导芯片可以实现单一维度上的扫描光，想要实现空间上的多维扫描则必须采用多面棱镜将激光进行反射从而呈现立体空间，但使用多面棱镜进行反射则需要在固态激光雷达中安装电机，通过控制电机使多面棱镜旋转从而进行反射，因此使用多面棱镜的固态激光雷达进行多维扫描时需要光路的对准精度更高，调整起来相对复杂，而且体积大，成本高。
4、作为集成光子器件的重要组成部分，经过多年研究发展，波导光栅的基础理论逐渐成熟。基于绝缘体上硅(soi)平台的硅基波导光栅器件以其尺寸小、制造成本低，与互补金属氧化物(cmos)制造工艺兼容等优点成为了研究者重点关注的方向。
5、微机电系统(mems)技术通过微型化机械装置实现对光束的精准控制和调节。mems光学扫描器除拥有体积小巧，重量轻盈，功耗低的优点之外，还拥有短应答时间和高重复频率的优点。随着产品稳定性和品控质量的提升，现如今应用于包括激光投影、激光成像、激光加工、激光传感等越来越多的场合之中。另外，由于机械扫描式激光雷达暂时不符合车规级标准，自动驾驶公司也逐渐转向寻求包括mems激光雷达在内的传统机械扫描式激光雷达替代品。
技术实现思路
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技术实现要素：
1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种基于波导光栅的光束偏转器，包括：mems微镜和硅基波导光栅，
2、其中mems微镜，包括：硅衬底、器件层、悬臂梁、微镜镜面、驱动组件和微镜驱动信号生成电路；硅衬底设置有衬底槽，悬臂梁设置在衬底槽上，悬臂梁两端分别连接微镜镜面和器件层，在外加电信号作用下，微镜镜面绕悬臂梁转动；
3、其中硅基波导光栅，包括：二氧化硅下包层和波导层，二氧化硅下包层位于波导层下层，且二氧化硅下包层和波导层形状一致，设置于mems微镜表面，形状为条形，一端位于微镜中心，另一端设置于器件层；波导层包括耦入光栅、耦出光栅和波导，耦出光栅位于mems微镜上方，耦入光栅位于器件层上方，波导位于耦出光栅和耦入光栅之间；耦入光栅用于耦合外部光源，光束进入波导发生全内反射后经耦出光栅衍射输出垂直于镜面的扫描光；光源进入波导后对mems微镜施加外加驱动信号，微镜镜面带动输出光束偏转，光束偏转器实现一维光束偏转。
4、微镜驱动信号生成电路，用于接受处理器提供的控制信号，并将控制信号转化为驱动mems微镜镜面的驱动电压信号。
5、单轴mems微镜在驱动电压电信号作用下绕悬臂梁扭转，从而实现光束向水平方向偏转，实现一维扫描；
6、双轴mems微镜在驱动电压信号作用下双轴绕两个悬臂梁进行转动，从而实现光束的水平和垂直方向的偏转，实现二维扫描；
7、进一步地，所述光束偏转器还包括：光纤，用与对准耦入光栅，将外部激光耦合输入所述波导。
8、进一步地，所述mems微镜驱动方式包括单轴或双轴运动的静电微镜、电热微镜、电磁微镜、压电微镜中的任意一种；
9、进一步地，外加电压信号包括包括方波信号、正弦波信号、三角波信号或其叠加混合信号，被微镜驱动信号生成电路转化为驱动mems微镜镜面的驱动电压信号，mems微镜在该信号作用下绕悬臂梁扭转实现光束扫描。
10、硅基波导光栅设置于mems微镜表面，具体包括以下步骤：
11、步骤一：在mems微镜表面通过化学气相沉积法沉积二氧化硅形成二氧化硅下包层；
12、步骤二：在二氧化硅下包层表面键合一定厚度的单晶硅；
13、步骤三：基于待形成的波导层形状，在单晶硅表面涂光刻胶层，对光刻胶层进行刻蚀，刻蚀至二氧化硅下包层停止；
14、步骤四：保留步骤三的刻蚀形状，继续对二氧化硅下包层进行刻蚀，刻蚀至mems微镜表面。
15、所述耦入光栅和耦出光栅，形成工艺步骤包括：
16、步骤一：在波导层表面形成光刻胶层；
17、步骤二：基于待形成的耦入光栅和耦出光栅图形，对所述光刻胶层进行刻蚀；
18、步骤三：去除剩余的光刻胶层，形成耦入光栅和耦出光栅。
19、本光束偏转器，具有如下优点：
20、本申请提供的光束偏转器，通过光栅衍射作用输出垂直方向的扫描光，通过设置电致变形mems微镜，根据mems微镜在电信号作用下发生形变从而输出水平方向的扫描光。
21、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
22、该偏转器结构简单，调整方便，无需调整复杂光路和对准精度，解决了现有偏转装置中需要使用电机控制对准多面棱镜进行反射的技术问题；
23、该偏转器减小了偏转装置的体积，与现有的带有机械旋转机构实现光偏转的偏转装置相比，使用更加简便；
24、该偏转器结合了硅基波导光栅和mems微镜，仅单一器件即可实现一维或二维光束偏转，具有更小的功耗和成本。
1.一种基于波导光栅的光束偏转器，其特征在于，包括：mems微镜和硅基波导光栅，
2.根据权利要求1所述的一种基于波导光栅的光束偏转器，其特征在于,微镜驱动信号生成电路，用于接受处理器提供的控制信号，并将控制信号转化为驱动mems微镜镜面的驱动电压信号。
3.根据权利要求1所述的所述的一种基于波导光栅的光束偏转器，其特征在于，mems微镜设置为单轴或双轴运动的静电微镜、电热微镜、电磁微镜、压电微镜中的任意一种，当接收到驱动电压信号后，mems微镜围绕转轴进行单轴或双轴进行转动。
4.根据权利要求3所述的所述的一种基于波导光栅的光束偏转器，其特征在于单轴mems微镜在驱动电压电信号作用下绕悬臂梁扭转，从而实现光束向水平方向偏转，实现一维扫描；
5.根据权利要求2所述的所述的一种基于波导光栅的光束偏转器，其特征在于，驱动电压信号根据mems微镜类型的不同为方波信号、正弦波信号、三角波信号或其叠加混合信号，驱动mems微镜镜面按照处理器预设指令进行转动。
6.根据权利要求1所述的所述的一种基于波导光栅的光束偏转器，其特征在于，硅基波导光栅设置于mems微镜表面，具体包括以下步骤：
7.根据权利要求1所述的所述的一种基于波导光栅的光束偏转器，其特征在于，所述耦入光栅和耦出光栅，形成工艺步骤包括：
