一种平衡光电探测器、测距装置和测速装置

1.本技术实施例涉及光电探测领域，尤其涉及一种平衡光电探测器、测距装置和测速装置。


背景技术：

2.平衡光电探测器可以用在测距，多普勒频移测速等场景中，进行测量信号的光电转换。平衡光电探测器上包括感光区域和输出电极，感光区域所在的面称为像元。感光区域面积与像元面积的比值为占空比。在感光区域面积相同的情况下，占空比越高，整个像元的面积越小，越能实现光电平衡探测器的小型化。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了一种平衡光电探测器、测距装置和测速装置。用于提升占空比，实现平衡光电探测器、测距装置和测速装置的小型化。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种平衡光电探测器，包括第一掺杂区、第二掺杂器和透光层。其中，第一掺杂区和第二掺杂区在透光层的第一面上。第一掺杂区用于在第一面上接收来自透光层的第一光信号，并在与第一面相对的第二面上，输出与第一光信号对应的第一电信号。其中，第一光信号为信号光和本振光经过光混频器的混频处理输出的一路光。第二掺杂区用于在第一面上接收来自透光层的第二光信号，并在与第一面相对的第三面上，输出与第二光信号对应的第二电信号。其中，第二光信号为信号光和本振光经过光混频器的混频处理输出的另一路光。
5.现有的平衡光电探测器中，像元包括感光区域和输出电极。而在本技术实施例提供的平衡光电探测器中，第一掺杂区和第二掺杂区在第一面上接收光信号，因此第一面是平衡光电探测器的感光区域所在的平面，也是像元所在的平面。电信号的输出面在与第一面相对的第二面或第三面上，不在像元所在平面上，因此在像元上不用为输出电极预留位置。因此相较于现有的平衡光电探测器，提升了感光区域在像元上的面积占比，从而提升了占空比。占空比更高，在感光面积相同的情况下，可以减小像元面积，从而减小整个平衡光电探测器的体积，实现平衡光电探测器的小型化。
6.并且，本技术实施例中两个掺杂区生长在同一片材料(透光层)上为整体集成结构，显著降低了其与光学系统装配难度。
7.在一种可选的实施方式中，第一掺杂区包含于第一面上的第一掺杂区集合，第二掺杂区包含于第一面上的第二掺杂区集合。第一掺杂区集合中的多个掺杂区和第二掺杂区集合中的多个掺杂区一一对应。第一掺杂区集合中的任一掺杂区，用于在第一面上接收第三光信号，并在与第一面相对的第二面上，输出第三光信号对应的电信号。第二掺杂区集合中包括一个掺杂区，用于在第一面上接收第四光信号，并在与第一面相对的第三面上，输出第四光信号对应的电信号。其中，第三光信号和第四光信号为本振光和信号光经光混频器的混频处理输出的不同路的光。
8.在本技术实施例提供的平衡光电探测器中，第一线列探测器阵列(第一掺杂区集合)中的n个像元(掺杂区)和第二线列探测器阵列(第二掺杂区集合)中的n个像元(掺杂区)组成n对平衡像元。每对平衡像元用于对本振光和信号光经光混频器输出的光进行一个维度的信号探测，使得平衡光电探测的结果更加精细化。
9.在一种可选的实施方式中，第一掺杂区集合中的多个掺杂区所接收的信号光，分别来自一路光的不同视场。其中，一路光为本身光和信号光经光混频器的混频处理输出的一路光。
10.在本技术实施例中，第一掺杂区集合和第二掺杂区集合组成的n对像元，分别用于探测光束中不同视场的光信号。将现有的平衡光电探测器中对一束光的探测，细化为对一束光中不同视场的探测。实现你了对探测粒度的细化，提升了探测结果的精细度。
11.在一种可选的实施方式中，第一掺杂区在第二面上包括p电极和n电极，第二掺杂区在第三面上包括p电极和n电极。第一掺杂区上的n电极与第二掺杂区上的n电极相连。第一掺杂区上的p电极用于输出第一电信号，第二掺杂区上的p电极用于输出第二电信号。
12.在本技术实施例中，采用共n电极设计，有助于提高平衡像元的响应一致性。相比于各像元独立n电极的方式，采用共n电极设计能够减小电极对于像元占空比的影响，提高系统对入射光的利用率。
13.在一种可选的实施方式中，第一掺杂区还包括空穴传输材料和电子传输材料。第一掺杂区的p电极与第一掺杂区中的空穴传输材料相连，第一掺杂区中的n电极与第一掺杂区中的电子传输材料相连。第二掺杂区还包括空穴传输材料和电子传输材料。第二掺杂区的p电极与第二掺杂区中的空穴传输材料相连，第二掺杂区中的n电极与第二掺杂区中的电子传输材料相连。
14.在一种可选的实施方式中，平衡光电探测器中还包括隔离结构，隔离结构用于隔离第一掺杂区和第二掺杂区。
15.在本技术实施例的感光面上，第一掺杂区与第二掺杂区之间还包括不用于感光的区域(如图5a所示，第一面的两个隔离结构之间该包括不用于感光的区域)。相比于为了减小相邻有效像元间信号串扰的传统单像元隔离结构，本技术实施例中的隔离结构可以实现有效像元区域(第一掺杂区和第二掺杂区在第一面上的区域)与非像元区域(图5a中第一面上两个隔离结构之间的区域)间的隔离，从而提高内部及边缘有效像元间的响应一致性。
16.在一种可选的实施方式中，平衡光电探测器还包括导通结构，导通结构用于导通第一掺杂区的n电极和第二掺杂区的n电极。
17.在一种可选的实施方式中，平衡光电探测器中还包括走线基板。走线基板上的第一电极与第一掺杂区上的p电极相连，第一电极用于输出第一电信号。走线基板上的第二电极与第二掺杂区上的p电极相连，第二电极用于输出第二电信号。
18.在本技术实施例中，通过走线基板代替导线等连接方式，实现第一电信号和第二电信号的输出。相较于通过导线等方式，连接结构简单，可以降低线路连接杂乱程度，从而降低系统复杂度和线路断连的发生概率。
19.在一种可选的实施方式中，走线基板的材料包括氧化铝、氮化铝、印刷电路板(print circuit board，pcb)和陶瓷中的至少一种。
20.在一种可选的实施方式中，走线基板包括第三电极和第四电极，以及连接第三电
极和第四电极的目标走线。其中，第三电极与第一掺杂区的n电极相连，第四电极与第二掺杂区的n电极相连。
21.在本技术实施例中，通过走线基板上的第三电极、目标走线和第四电极，实现第一掺杂区的n电极与第二第二掺杂区的n电极之间的连接。相较于通过导线等方式，连接结构简单，降低了线路连接杂乱程度，从而降低了系统复杂度和线路断连的发生概率。
22.在一种可选的实施方式中，第三电极和第四电极在走线基板的内部或表面。
23.在一种可选的实施方式中，第一掺杂区上的p电极用于与读出电路板上的第五电极连接，第二掺杂区上的p电极用于与读出电路板上的第六电极连接。读出电路板用于根据从第五电极上读出的第一电信号和从第六电极上读出的第二电信号进行差分计算。
24.在一种可选的实施方式中，第一掺杂区和第二掺杂区均包括多个p电极，第一掺杂区和第二掺杂区的多个p电极用于支撑走线基板或读出电路板。在第一掺杂区的多个p电极中，第一p电极用于输出第一电信号。在第二掺杂区的多个p电极中，第二p电极用于输出第二电信号。
25.在本技术实施例中，通过多个p电极实现对走线基板或读出电路板的支撑，增多走线基板和读出电路板的支撑点数量，减小每个支撑点的受力。从而防止走线基板或读出电路板因在支撑点处受力过大出现变形，以及变形导致的与p电极之间的连接中断，确保电信号可以从p电极输出。
26.可选的，除了p电极，还可以在平衡光电探测器上设置更多的支撑点用于支撑走线基板和读出电路板，此处不做限定。
27.在一种可选的实施方式中，本技术实施例所述的平衡光电探测器为芯片。
28.在一种可选的实施方式中，第一掺杂区集合(第一线列探测器阵列)和第二掺杂区集合(第二线列探测器阵列)均为芯片。
29.第二方面，本技术实施例提供了一种测距装置，包括光路单元、计算单元和第一方面所述的平衡光电探测器。其中，光路单元用于获取第一方面所述的一路光和另一路光，计算单元用于根据第一方面所述的第一电信号和第二电信号计算距离。其中，距离为测距装置与目标物体之间的距离。第一方面的信号光为光束从测距装置投射到目标物体后，测距装置接收到的光。
30.第二方面的有益效果参见第一方面，此处不再赘述。由于第二方面提供的测距装置用于测量距离，而第一方面所述的平衡光电探测器可以测量出更精确、粒度更细的电信号，因此本技术实施例提供的测距装置可以计算出更准确的距离结果。
31.第三方面，本技术实施例提供了一种测速装置，包括光路单元、计算单元和第一方面所述的平衡光电探测器。其中，光路单元用于获取第一方面所述的一路光和另一路光，计算单元用于根据第一方面所述的第一电信号和第二电信号计算速度。其中，速度为测距装置与目标物体之间的相对速度。第一方面的信号光为光束从测距装置投射到目标物体后，测距装置接收到的光。
32.第三方面的有益效果参见第一方面，此处不再赘述。由于第三方面提供的测速装置用于测量速度，而第一方面所述的平衡光电探测器可以测量出更精确、粒度更细的电信号，因此本技术实施例提供的测速装置可以计算出更准确的速度结果。
附图说明
33.图1为本技术实施例提供的平衡光电探测器的应用场景示意图；
34.图2为本技术实施例提供的平衡光电探测器的一个结构示意图；
35.图3为本技术实施例提供的平衡光电探测器的另一结构示意图；
36.图4为本技术实施例提供的平衡光电探测器的另一结构示意图；
37.图5a为本技术实施例提供的平衡光电探测器的另一结构示意图；
38.图5b为本技术实施例提供的隔离结构的示意图；
39.图6为本技术实施例提供的平衡光电探测器的另一结构示意图；
40.图7a为本技术实施例提供的平衡光电探测器的另一结构示意图；
41.图7b为本技术实施例提供的平衡光电探测器的另一结构示意图；
42.图8为本技术实施例提供的平衡光电探测器的另一结构示意图；
43.图9a为本技术实施例提供的平衡光电探测器的另一应用场景示意图；
44.图9b为本技术实施例提供的平衡光电探测器的另一应用场景示意图；
45.图10a为本技术实施例提供的平衡光电探测器的另一结构示意图；
46.图10b为本技术实施例提供的平衡光电探测器的另一结构示意图；
47.图11为本技术实施例提供的平衡光电探测器的另一结构示意图；
48.图12a为本技术实施例提供的平衡光电探测器的另一结构示意图；
49.图12b为本技术实施例提供的平衡光电探测器的另一结构示意图；
50.图13a为本技术实施例提供的平衡光电探测器的对准标记的一个示意图；
51.图13b为本技术实施例提供的平衡光电探测器的对准标记的另一示意图；
52.图14为本技术实施例提供的测距装置的一个结构示意图；
53.图15为本技术实施例提供的测速装置的一个结构示意图。
具体实施方式
54.本技术实施例提供了一种平衡光电探测器、测距装置和测速装置，用于提升占空比，实现平衡光电探测器和相关设备的小型化。请参阅图1，图1为本技术实施例提供的平衡光电探测器的应用场景示意图。如图1所示，激光器发出一束光。分束器将这一束光分成两束，一束作为本振光输入光混频器，另一束通过发射光学模组发出。通过光学模组发出的光经目标物体反射，再由接收光学模组接收，作为信号光输入到光混频器中。光混频器对本振光和信号光进行光学混频，输出多路光。平衡探测器对该多路光中的至少两路光进行光电转换，输出该至少两路光各自对应的电信号，从而对至少两路电信号进行信号处理，得到测距装置与目标物体之间的距离。
55.值得注意的是，图1仅是对本技术实施例提供的平衡光电探测器应用场景的一种示例。除此之外，本技术实施例提供的平衡光电探测器还可以应用于多普勒频移测速等场景中，此处不做限定。
56.设备小型化是平衡光电探测器的发展趋势，为了实现平衡光电探测器的小型化，需要提升平衡光电探测器的占空比。
57.本技术实施例提供了一种平衡光电探测器，通过背入射结构，将感光区域与电极放在不同的平面上。该结构减小了像元上电极对感光区域面积的挤占，从而提升了感光区
域面积在像元中的占比，也即提升了占空比。
58.请参阅图2，图2为本技术实施例提供的平衡光电探测器的一个结构示意图。平衡光电探测器200包括透光层210、第一掺杂区220和第二掺杂区230。
59.其中，第一掺杂区220和第二掺杂区230位于透光层210的第一面上。
60.第一掺杂区220用于在第一面上接收来自透光层210的第一光信号，并在与第一面相对的第二面上输出第一光信号对应的电信号。其中，第一光信号为光混频器对本振光和信号光进行混频操作后输出的一路光。
61.第二掺杂区230用于在第一面上接收来自透光层210的第二光信号，并在与第一面相对的第三面上输出第二信号光对应的电信号。其中，第二信号光为光混频器对本振光和信号光进行混频操作后输出的另一路光。
62.现有的平衡光电探测器中，感光区域和输出电极在同一平面上，也就是说像元的面积中包括感光区域的面积和输出电极的面积。在本技术实施例提供的平衡光电探测器200中，第一掺杂区220和第二掺杂区230在第一面上接收光信号，因此第一面是平衡光电探测器200的感光面，也是像元所在的平面。电信号的输出面在与第一面相对的第二面或第三面上，不在像元所在平面上，因此在像元上不用为输出电极预留位置。
63.如图3中的仰视图所示，第一掺杂区220与第一面接触的部分为第一感光区域；第二掺杂区230与第一面接触的部分为第二感光区域。第一感光区域和第二感光区域都是平衡光电探测器200的感光区域。由于平衡光电探测器200的像元上包括第一感光区域和第二感光区域，但不包括输出电极；因此相较于现有的平衡光电探测器，提升了感光区域在像元上的面积占比，从而提升了占空比。
64.相较于现有的平衡光电探测器，本技术实施例提供的平衡光电探测器的占空比更高，因此在相同的像元面积下，感光面积更大。可以从入射的光束中获取更多更准确的数据，从而提升所输出电信号的准确性，以及增多输出电信号的类型。
65.占空比更高，在感光面积相同的情况下，可以减小像元面积，从而减小整个平衡光电探测器的体积，实现平衡光电探测器的小型化。
66.基于图2或图3所示的结构，在第二面和第三面上可以设置p电极和n电极以输出对应的电信号。图4为本技术实施例提供的平衡光电探测器的一个结构示意图。在该结构中，第一掺杂区220的第二面上包括p电极和n电极，第一掺杂区220的p电极用于输出第一电信号。第二掺杂区230的第三面上包括p电极和n电极，第二掺杂区230上的p电极用于输出第二电信号。由于平衡光电探测器输出端与差分电路连接，因此第一掺杂区220的n极和第二掺杂区230的n极相连。
67.可选的，第一掺杂区220包括电子传输材料和空穴传输材料，第一掺杂区220的p电极与空穴传输材料连接，n电极与电子传输材料连接。在第二掺杂区230也包括电子传输材料和空穴传输材料，第二掺杂区220的p电极与空穴传输材料连接，n电极与电子传输材料连接。
68.可选的，在第一掺杂区220内的电子传输材料与空穴传输材料之间，还可以包括介质，用于实现载流子(电子或空穴)的迁移。
69.可选的，如图5a所示，还可以通过隔离结构实现第一掺杂区220与第二掺杂区230之间的隔离。如图5b所示，隔离结构可以是有壁厚的箱型结构，隔离结构的内部用于承载介
质、空穴传输材料和电子传输材料。隔离结构的上侧面(第二面或第三面)上有两个通孔，用于导通隔离结构内部的材料(电子传输材料/空穴传输材料)与隔离结构外部的电极(p电极/n电极)。
70.可选的，第一掺杂区220的n电极和第二掺杂区230的n电极可以通过图5a所示的导通结构连接。导通结构可以是金属板，除此之外，还可以是导线、走线基板上的走线或读出电路板上的走线等，此处不做限定。
71.可选的，如图6所示，第一掺杂区220和第二掺杂区230中的介质可以包括吸收层和帽层。在吸收层的下方包括缓冲层，在帽层的上方包括介质层，第一掺杂区220和第二掺杂区230在缓冲层和帽层上还包括绝缘材料。如图6所示，深灰色的缓冲层、绝缘材料和介质层共同构成隔离结构，用于隔离第一掺杂区220和第二掺杂区230。其中，缓冲层、吸收层和帽层可以通过外延工艺形成。
72.在帽层顶端，包括上述电子传输材料和空穴传输材料，分别用于连接n电极和p电极。
73.可选的，基于图2至图6中任一实施例所示的结构，本技术实施例还提供了一种阵列化的平衡光电探测器结构，用于获取更精细的输出电信号，从而提升测距、多普勒频移测速等场景下的计算精度和准确度。
74.请参阅图7a，第一掺杂区220包含于第一掺杂区集合，第二掺杂区230包含于第二掺杂区集合。第一掺杂区集合和第二掺杂区集合中均包括n个掺杂区，且第一掺杂区集合中的n个掺杂区与第二掺杂区集合中的n个掺杂区一一对应。
75.本技术实施例提供的平衡光电探测器可以应用在测距、多普勒频移测速等场景中。在这些场景中，可以通过对光混频器输出的光束的不同视场进行光电探测，从而基于不同视场的电信号进行距离计算。本技术实施例提供了一种平衡光电探测器，通过阵列化的结构实现对光束的不同视场进行光电探测。
76.如图7a所示，平衡光电探测器200可以包括第一掺杂区集合和第二掺杂区集合。第一掺杂区集合包括n个掺杂区，其中就包括前述实施例中的第一掺杂区220；第二掺杂区集合包括n个掺杂区，其中就包括前述实施例中的第二掺杂区230。
77.在本技术实施例中，第一掺杂区集合也称为第一线列探测器阵列，第二掺杂区集合也称为第二线列探测器阵列。无论是在第一掺杂区集合中还是在第二掺杂区集合中，n个掺杂区相互独立，用于探测不同的信号。
78.第一线列探测器阵列(第一掺杂区集合)中的n个像元(掺杂区)和第二线列探测器阵列(第二掺杂区集合)中的n个像元(掺杂区)组成n对平衡像元。
79.第一掺杂区集合中的任一掺杂区，用于在第一面上接收第三光信号，并在与第一面相对的第二面上，输出第三光信号对应的电信号。第二掺杂区集合中与上述任一掺杂区对应的掺杂区，用于在第一面上接收第四光信号；并在与第一面相对的第三面上，输出第四光信号对应的电信号。其中，第三光信号和第四光信号为本振光和信号光经光混频器的混频处理输出的不同路的光。
80.可选地，平衡光电探测器200中，第一掺杂区集合和第二掺杂区集合中的像元也可以并排放置，具体结构如图7b所示。
81.如图8所示，第一线列探测器阵列(第一掺杂区集合)包括n个掺杂区，该n个掺杂区
在第一面上为n个像元。第二线列探测器阵列(第二掺杂区集合)包括n个掺杂区，该n个掺杂区在第一面上为n个像元。在本技术实施例中，像元也称为光检测器(photo dector，pd)像元。
82.第一线列探测器阵列中的n个像元与第二线列探测器阵列中的n个像元一一对应，形成n对平衡像元。每对平衡像元用于对本振光和信号光经光混频器输出的光进行一个维度的信号探测，使得平衡光电探测的结果更加精细化。
83.如图9a所示，本身光和信号光经光混频器后，输出的光束由偏振分光器(polarizing beam splitter，pbs)分束，再经由1/2波片、pbs，得到四路光束i0、i
90
、i
180
、i
270
。将i0和i
180
作为平衡光电探测器200的输入。通过分光器分别将i0和i
180
的圆形光斑切分成16份，分别得到16个视场。如图9b所示，经由分光器将i0的16个视场的光束分别投射至第一线列探测器阵列的16个像元上，经由分光器将i
180
的16个视场的光束分别投射至第二线列探测器阵列的16个像元上。其中，i0和i
180
中相同视场的光束投射至第一线列探测器阵列和第一线列探测器阵列的同一对平衡像元上。
84.通过图7a至图9b所示的结构，可以提升平衡光电探测器输出结果的点云出点率。点云出点率越高，计算结果越准确。在本技术实施例中，第一掺杂区集合和第二掺杂区集合组成的n对平衡像元，分别用于探测光束中不同视场的光信号。将现有的平衡光电探测器中对一束光的探测，细化为对一束光中不同视场的探测。实现你了对探测粒度的细化，提升了探测结果的精细度。
85.可选的，如图10a所示，平衡光电探测器中还可以包括走线基板。走线基板上的第一电极与第一掺杂区220上的p电极相连，第一电极用于输出第一电信号。走线基板上的第二电极与第二掺杂区230上的p电极相连，第二电极用于输出第二电信号。
86.在本技术实施例中，通过走线基板代替导线等连接方式，实现第一电信号和第二电信号的输出。相较于通过导线等方式，连接结构简单，可以降低线路连接杂乱程度，从而降低系统复杂度和线路断连的发生概率。
87.可选的，如图10b所示，走线基板还可以包括第三电极和第四电极，以及连接第三电极和第四电极的目标走线。其中，第三电极与第一掺杂区220的n电极相连，第四电极与第二掺杂区230的n电极相连。
88.在本技术实施例中，通过走线基板上的第三电极、目标走线和第四电极，实现第一掺杂区的n电极与第二第二掺杂区的n电极之间的连接。相较于通过导线等方式，连接结构简单，降低了线路连接杂乱程度，从而降低了系统复杂度和线路断连的发生概率。
89.可选的，第一掺杂区220上的p电极还可以用于与图11所示的走线基板或读出电路板上一侧的电极连接，第二掺杂区230上的p电极还可以用于与读出电路板上另一侧的电极连接。读出电路板用于根据从一侧电极上读出的第一电信号和从另一侧电极上读出的第二电信号进行差分计算。
90.可选的，如图12a和图12b所示。第一掺杂区220和第二掺杂区230均可以包括多个p电极，第一掺杂区220和第二掺杂区230的多个p电极用于支撑走线基板或读出电路板。其中，在第一掺杂区220的多个p电极中，第一p电极用于输出第一电信号。在第二掺杂区230的多个p电极中，第二p电极用于输出第二电信号。
91.在本技术实施例中，通过多个p电极实现对走线基板或读出电路板的支撑，增多走
线基板和读出电路板的支撑点数量，减小每个支撑点的受力。从而防止走线基板或读出电路板因在支撑点处受力过大出现变形，以及变形导致的与p电极之间的连接中断，确保电信号可以从p电极输出。
92.可选地，在第一掺杂区集合和第二掺杂区集合之外，还可以包括多个支撑点，支撑点用于实现对走线基板或读出电路板的支撑。
93.可选地，可以通过倒装焊工艺，将平衡光电探测器200与走线基板或读出电路连接。
94.可选地，在平衡光电探测器200的生产过程中，可以在第一掺杂区集合和第二掺杂区集合的中轴线上设置图13a和图13b所示的对准标记(c型对准标记)。其中标记18用于标记第一掺杂区和第二掺杂区的生成位置，以及第一掺杂区和第二掺杂区上电子传输材料和空穴传输材料的位置。标记19用于标记p电极和/或n电极的位置。
95.如图13b所示，可以通过c型标记的外部轮廓，实现初步套准。然后通过c型标记的内部轮廓，实现精细套准。
96.在本技术实施例中，通过控制p电极和/或n电极光刻时与结区(第一掺杂区和第二掺杂区)对准标记的偏差，减小生产过程中两个掺杂区阵列之间的位移及角度偏差，且通过标记的初步及精细两步套准，提高了光刻可操作性。
97.如图14所示，本技术实施例还提供了一种测距装置300，包括光路单元、平衡光电探测器和计算单元。其中，平衡光电探测器为图2至图12b中任一实施例所述的平衡光电探测器。光路单元用于获取输入平衡光电探测器的一路光和另一路光，即输入第一掺杂区集合的一路光和输入第二掺杂区集合的另一路光，或者输入第一掺杂区的一路光和输入第二掺杂区的另一路光。其中，一路光和另一路光为图1所示的，本振光和信号光经光混频器输出的两路光。其中信号光为光束从测距装置投射到目标物体后，测距装置接收到的光。计算单元用于根据平衡光电探测器输出的第一电信号和第二电信号，计算测距装置与目标物体之间的距离。
98.由上述实施例可知，本技术实施例提供的平衡光电探测器输出的电信号结果更准确，探测粒度更精细。因此包含该平衡光电探测器的测距装置，基于上述更准确、粒度更精细的电信号进行距离计算，可以计算出更准确的距离结果。
99.如图15所示，本技术实施例还提供了一种测速装置400，包括光路单元、平衡光电探测器和计算单元。其中，平衡光电探测器为图2至图12b中任一实施例所述的平衡光电探测器。光路单元用于获取输入平衡光电探测器的一路光和另一路光，即输入第一掺杂区集合的一路光和输入第二掺杂区集合的另一路光，或者输入第一掺杂区的一路光和输入第二掺杂区的另一路光。其中，一路光和另一路光为图1所示的，本振光和信号光经光混频器输出的两路光。其中信号光为光束从测距装置投射到目标物体后，测速装置接收到的光。计算单元用于根据平衡光电探测器输出的第一电信号和第二电信号，计算测距装置与目标物体之间的相对速度。
100.由上述实施例可知，本技术实施例提供的平衡光电探测器输出的电信号结果更准确，探测粒度更精细。因此包含该平衡光电探测器的测速装置，基于上述更准确、粒度更精细的电信号进行速度计算，可以计算出更准确的速度结果。
101.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，
装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
102.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
103.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
104.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
105.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

技术特征：
1.一种平衡光电探测器，其特征在于，包括第一掺杂区、第二掺杂区和透光层；所述第一掺杂区和所述第二掺杂区位于所述透光层的第一面上；所述第一掺杂区用于在所述第一面上接收第一光信号，并在与所述第一面相对的第二面上，输出所述第一光信号对应的第一电信号；其中，所述第一光信号为本振光和信号光经光混频器输出的一路光；所述第二掺杂区用于在所述第一面上接收第二光信号，并在与所述第一面相对的第三面上，输出所述第二光信号对应的第二电信号；其中，所述第二光信号为所述本振光和所述信号光经所述光混频器输出的另一路光。2.根据权利要求1所述的平衡光电探测器，其特征在于，所述第一掺杂区包含于所述第一面上的第一掺杂区集合，所述第二掺杂区包含于所述第一面上的第二掺杂区集合，所述第一掺杂区集合中的多个掺杂区与所述第二掺杂区集合中的多个掺杂区一一对应；所述第一掺杂区集合中的任一掺杂区，用于在所述第一面上接收第三光信号，并在与所述第一面相对的第二面上，输出所述第三光信号对应的电信号；所述第二掺杂区集合中包括一个掺杂区，用于在所述第一面上接收第四光信号，并在与所述第一面相对的第三面上，输出所述第四光信号对应的电信号；其中，所述第三光信号和所述第四光信号为所述本振光和所述信号光经所述光混频器输出的不同路的光。3.根据权利要求2所述的平衡光电探测器，其特征在于，所述第一掺杂区集合中的多个掺杂区所接收的信号光，分别来自所述一路光的不同视场。4.根据权利要求1至3中任一项所述的平衡光电探测器，其特征在于，所述第一掺杂区在所述第二面上包括p电极和n电极；所述第二掺杂区在所述第三面上包括p电极和n电极；所述第一掺杂区上的n电极与所述第二掺杂区上的n电极相连；所述第一掺杂区上的p电极用于输出所述第一电信号；所述第二掺杂区上的p电极用于输出所述第二电信号。5.根据权利要求4所述的平衡光电探测器，其特征在于，所述第一掺杂区还包括空穴传输材料和电子传输材料；所述第一掺杂区的p电极与所述第一掺杂区中的空穴传输材料相连，所述第一掺杂区的n电极与所述第一掺杂区中的电子传输材料相连；所述第二掺杂区还包括空穴传输材料和电子传输材料；所述第二掺杂区的p电极与所述第二掺杂区中的空穴传输材料相连，所述第二掺杂区的n电极与所述第二掺杂区中的电子传输材料相连。6.根据权利要求1至5中任一项所述的平衡光电探测器，其特征在于，还包括隔离结构；所述隔离结构位于所述第一掺杂区与所述第二掺杂区之间，所述隔离结构用于隔离所述第一掺杂区和所述第二掺杂区。7.根据权利要求1至6中任一项所述的平衡光电探测器，其特征在于，还包括导通结构；所述导通结构用于连接所述第一掺杂区的n电极和所述第二掺杂区的n电极。8.根据权利要求4至7中任一项所述的平衡光电探测器，其特征在于，还包括走线基板；所述走线基板上的第一电极与所述第一掺杂区上的p电极相连，所述第一电极用于输出所述第一电信号；所述走线基板上的第二电极与所述第二掺杂区上的p电极相连，所述第二电极用于输出所述第二电信号。
9.根据权利要求8所述的平衡光电探测器，其特征在于，所述走线基板包括第三电极、第四电极，以及连接所述第三电极和所述第四电极的目标走线；所述第三电极与所述第一掺杂区的n电极相连；所述第四电极与所述第二掺杂区的n电极相连。10.根据权利要求3至7中任一项所述的平衡光电探测器，其特征在于，所述第一掺杂区上的p电极用于与读出电路板上的第五电极连接；所述第二掺杂区上的p电极用于与读出电路板上的第六电极连接，所述读出电路板用于根据从所述第五电极上读出的所述第一电信号和从所述第六电极上读出的所述第二电信号进行差分计算。11.根据权利要求8至10中任一项所述的平衡光电探测器，其特征在于，所述第一掺杂区和所述第二掺杂区均包括多个p电极；所述第一掺杂区和所述第二掺杂区的多个p电极用于支撑所述走线基板或所述读出电路板；在所述第一掺杂区的多个p电极中，第一p电极用于输出所述第一电信号；在所述第二掺杂区的多个p电极中，第二p电极用于输出所述第二电信号。12.根据权利要求1至11中任一项所述的平衡光电探测器，其特征在于，所述平衡光电探测器为芯片。13.一种测距装置，其特征在于，包括光路单元、计算单元和权利要求1至12中任一项所述的平衡光电探测器；所述光路单元用于获取权利要求1至12中任一项所述的一路光和另一路光；所述计算单元用于根据权利要求1至12中任一项所述的第一电信号和第二电信号计算距离。14.一种测速装置，其特征在于，包括光路单元、计算单元和权利要求1至12中任一项所述的平衡光电探测器；所述光路单元用于获取权利要求1至12中任一项所述的一路光和另一路光；所述计算单元用于根据权利要求1至12中任一项所述的第一电信号和第二电信号计算速度。

技术总结
本申请实施例公开了一种平衡光电探测器、测距装置和测速装置，用于提升占空比，实现小型化。本申请实施例提供的平衡探测器包括：第一掺杂区、第二掺杂区和透光层；第一掺杂区和第二掺杂区位于透光层的第一面上；第一掺杂区用于在第一面上接收第一光信号，并在与第一面相对的第二面上，输出第一光信号对应的第一电信号；其中，第一光信号为本振光和信号光经光混频器输出的一路光；第二掺杂区用于在第一面上接收第二光信号，并在与第一面相对的第三面上，输出第二光信号对应的第二电信号；其中，第二光信号为本振光和信号光经光混频器输出的另一路光。另一路光。另一路光。


技术研发人员：孙夺 高红彪 顾溢
受保护的技术使用者：中国科学院上海技术物理研究所
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2023/7/13