丹麥技術(shù)大學(xué)(TU Denmark)開(kāi)發(fā)的芯片級(jí)OPA技術(shù)可以消除混疊,在大視場(chǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精細(xì)的光束操縱。
丹麥技術(shù)大學(xué)Hao Hu和Yong Liu開(kāi)發(fā)出基于平板光柵的大視場(chǎng)角芯片級(jí)OPA
據(jù)麥姆斯咨詢(xún)報(bào)道,近期,丹麥的研究人員開(kāi)發(fā)出一種新型芯片級(jí)光束操縱技術(shù)——該技術(shù)為小型、高性能、具有成本效益的激光雷達(dá)(LiDAR)提供了一條光明的發(fā)展途徑。
“光束操縱是激光雷達(dá)系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),但傳統(tǒng)基于機(jī)械的光束操縱系統(tǒng)體積龐大、價(jià)格昂貴、對(duì)振動(dòng)敏感且速度有限?!钡溂夹g(shù)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Hao Hu評(píng)論道。
“雖然芯片級(jí)光學(xué)相控陣(OPA)技術(shù)能夠以非機(jī)械方式快速準(zhǔn)確地操縱光束,但是,到目前為止,現(xiàn)有OPA產(chǎn)生的光束質(zhì)量和視場(chǎng)角都較差,通常低于100度?!盚ao Hu補(bǔ)充道。
Hao Hu和本項(xiàng)研究合作者Yong Liu在Optica期刊上的一篇題為“Silicon optical phased array with a 180-degree field of view for 2D optical beam steering”論文中介紹了他們新型芯片級(jí)OPA如何解決困擾OPA的許多問(wèn)題。他們表明,該芯片級(jí)OPA可以消除關(guān)鍵光學(xué)偽影:混疊,在大視場(chǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)光束操縱,同時(shí)保持高光束質(zhì)量。
Hao Hu繼續(xù)說(shuō):“這項(xiàng)開(kāi)發(fā)為基于OPA的低成本和緊湊型激光雷達(dá)奠定了基礎(chǔ),這將使激光雷達(dá)能夠廣泛用于各種應(yīng)用領(lǐng)域,例如用于駕駛和停車(chē)的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS),并提升汽車(chē)的安全性能?!?/p>
新型OPA設(shè)計(jì)
OPA通過(guò)電子控制光的相位分布來(lái)執(zhí)行光束操縱,以形成特定的光圖案。大多數(shù)OPA使用波導(dǎo)陣列來(lái)發(fā)射多光束,然后在遠(yuǎn)場(chǎng)(遠(yuǎn)離發(fā)射端)施加干涉以形成所需的圖案。
然而,這些波導(dǎo)發(fā)射單元通常彼此相距很遠(yuǎn)并在遠(yuǎn)場(chǎng)中產(chǎn)生多光束的混疊。為避免混疊誤差并實(shí)現(xiàn)180度視野,發(fā)射單元需要靠得很近,但這會(huì)導(dǎo)致相鄰發(fā)射單元之間的強(qiáng)串?dāng)_并降低光束質(zhì)量。
到目前為止,OPA視場(chǎng)角和光束質(zhì)量之間一直存在權(quán)衡。為了克服這種權(quán)衡,Hao Hu等研究人員設(shè)計(jì)了一種新型OPA技術(shù),利用平板光柵取代了傳統(tǒng)OPA的多個(gè)發(fā)射單元,以構(gòu)建具有單個(gè)發(fā)射單元的芯片級(jí)OPA。
新型OPA技術(shù)利用平板光柵取代傳統(tǒng)OPA的多個(gè)發(fā)射單元
新型OPA技術(shù)消除了混疊誤差,因?yàn)槠桨骞鈻胖械南噜復(fù)ǖ揽梢员舜朔浅=咏?。相鄰?fù)ǖ乐g的耦合對(duì)平板光柵并沒(méi)有不利影響,因?yàn)樗軌蛟诳拷鼏蝹€(gè)發(fā)射器的近場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)干涉和光束形成,然后再將光束以所需的角度發(fā)射到遠(yuǎn)場(chǎng)。
研究人員還應(yīng)用了其他光學(xué)技術(shù)來(lái)降低背景噪聲并減少旁瓣等光學(xué)偽影。
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原文標(biāo)題:具有180°視場(chǎng)角的芯片級(jí)光學(xué)相控陣,用于激光雷達(dá)2D光束操縱
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