CEA-Leti為開發(fā)適用于廣泛商業(yè)應(yīng)用的LiDAR系統(tǒng)邁出了關(guān)鍵的一步，它已經(jīng)開發(fā)了用于校正高通道數(shù)光學(xué)相控陣（OPA）的遺傳算法，以及能夠進(jìn)行晶圓級(jí)OPA表征的高級(jí)測(cè)量裝置。

OPA是一種新興技術(shù)，由緊密排列（約1 0 8m）的光學(xué)天線陣列構(gòu)成，并在寬角度范圍內(nèi)發(fā)射相干光。然后可以通過調(diào)節(jié)每個(gè)天線發(fā)射的光的相對(duì)相位來改變產(chǎn)生的干涉圖樣。例如，如果天線之間的相位梯度是線性的，則將形成定向波束。通過改變線性梯度的斜率，可以控制光束的方向，從而可以進(jìn)行固態(tài)光束轉(zhuǎn)向。

與當(dāng)前LiDAR中使用的笨重，耗電且昂貴的機(jī)械光束轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，這可以提高掃描速度，電源效率和分辨率的性能?；贠PA的LiDAR系統(tǒng)的另一個(gè)特點(diǎn)是它們沒有活動(dòng)部件，因?yàn)閮H通過對(duì)天線進(jìn)行相位調(diào)整就可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)波束控制，從而大大降低了這些系統(tǒng)的尺寸和成本。

CEA-Leti在題為“基于硅光子學(xué)的光學(xué)相控陣的開發(fā)，校準(zhǔn)和表征”的論文中，在Photonics West 2021數(shù)字論壇上報(bào)告了校準(zhǔn)和表征結(jié)果。

該論文的主要作者西爾萬·古伯（Sylvain Guerber）表示：“高性能OPA的開發(fā)將為自動(dòng)駕駛汽車，全息顯示器，生物醫(yī)學(xué)成像和許多其他應(yīng)用的廉價(jià)LiDAR系統(tǒng)鋪平道路?！暗?，LiDAR的廣泛采用將取決于更低的系統(tǒng)成本和更小的外形尺寸?！?/p>

代表光檢測(cè)和測(cè)距的LiDAR已經(jīng)成為未來傳感和視覺系統(tǒng)的關(guān)鍵啟用技術(shù)。除汽車和醫(yī)療用途外，它們還可以使無人機(jī)和機(jī)器人以及工業(yè)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)自主移動(dòng)。商業(yè)LiDAR系統(tǒng)必須滿足嚴(yán)格的要求，尤其是在汽車應(yīng)用中。特別地，需要高功率和低發(fā)散光束以準(zhǔn)確地解決場(chǎng)景。例如，要在100m處分辨出10cm的物體，則需要OPA工作在波長為1-0.8m的電路中，該電路至少應(yīng)包含1，000根天線，每根天線的間隔為1.00-8m。因此，對(duì)于基于商業(yè)OPA的LiDAR系統(tǒng)，必須開發(fā)高通道數(shù)的OPA。

Guerber說，可以利用成熟的硅光子學(xué)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)來生產(chǎn)具有固態(tài)光束控制功能的集成芯片級(jí)OPA。但是，這只是邁向全功能OPA的第一步，因?yàn)楣馐鴴呙栊枰醪叫?zhǔn)。由于需要大量的光學(xué)天線，此校準(zhǔn)過程可能會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間，這與大規(guī)模部署技術(shù)不兼容。因此，CEA-Leti團(tuán)隊(duì)開發(fā)了可能是第一個(gè)晶圓級(jí)OPA表征裝置，這是邁向基于OPA的LiDAR工業(yè)化的重要一步。此外，已經(jīng)開發(fā)了基于達(dá)爾文進(jìn)化論的遺傳算法來快速可靠地校準(zhǔn)高通道數(shù)OPA。與以前使用的算法相比，它們可以使校準(zhǔn)速度提高多達(dá)1，000倍。

Guerber指出，汽車行業(yè)和其他市場(chǎng)對(duì)LiDAR技術(shù)的廣泛商業(yè)應(yīng)用預(yù)計(jì)將持續(xù)數(shù)年。OPA是至關(guān)重要的一步，CEA-Leti將繼續(xù)努力。

他解釋說：“仍然存在很多挑戰(zhàn)，尤其是在系統(tǒng)級(jí)別?！?“ LiDAR由許多元素組成：激光器，電子驅(qū)動(dòng)器，OPA轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，檢測(cè)器和數(shù)據(jù)處理能力。他們都必須共同努力；OPA只是系統(tǒng)的一部分?！?/p>

這項(xiàng)工作部分由法國ANR通過卡諾特資助，ECSEL Vizta歐洲項(xiàng)目和法國國家計(jì)劃“ IRD Nanoelec的d’investissement d’avenir計(jì)劃”（n°ANR-10-AIRT-05）資助。

編輯：hfy