用于具有可扩展孔径的相干成像的 IQ 光子接收器

硅光子 集成相干图像传感器相比诸如 CCD 和 CMOS 器件等直接探测图像传感器，提供了更高的灵敏度和改善的距离-分辨率乘积。上一代 SiP 相干成像器在信号路径与参考路径之间存在相对光学相位波动，这会导致输出信号中出现随机的相位与幅度波动。这一局限性对信噪比 (SNR) 和信号采集时间产生了负面影响。在此，我们提出了一种相干成像器系统，该系统通过 $90^\circ$ 混合探测器利用光子同相 (I) 与正交 (Q) 接收器来抑制光载波信号，并消除由相对光程引起的非理想性。此外，我们引入了行列读出与行列寻址方案，以应对电光互连密度挑战。我们用于传感器阵列的新型行列读出架构仅需 $2N$ 个互连即可驱动 $N^2$ 个传感器。作为概念验证，我们展示了一个 $8\times8$ 的 IQ 传感器阵列，其距离精度分辨率达到 $1.2\times 10^{-5}$。使用该传感器阵列，已演示了在 1m 距离处具有 250um 分辨率的自由空间 FMCW 测距。