丹麥技術(shù)大學(xué)(TU Denmark)開發(fā)的芯片級OPA技術(shù)可以消除混疊,在大視場范圍內(nèi)實現(xiàn)精細(xì)的光束操縱。
丹麥技術(shù)大學(xué)Hao Hu和Yong Liu開發(fā)出基于平板光柵的大視場角芯片級OPA
據(jù)麥姆斯咨詢報道,近期,丹麥的研究人員開發(fā)出一種新型芯片級光束操縱技術(shù)——該技術(shù)為小型、高性能、具有成本效益的激光雷達(LiDAR)提供了一條光明的發(fā)展途徑。
“光束操縱是激光雷達系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù),但傳統(tǒng)基于機械的光束操縱系統(tǒng)體積龐大、價格昂貴、對振動敏感且速度有限?!钡溂夹g(shù)大學(xué)研究團隊負(fù)責(zé)人Hao Hu評論道。
“雖然芯片級光學(xué)相控陣(OPA)技術(shù)能夠以非機械方式快速準(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)量和視場角都較差,通常低于100度。”Hao Hu補充道。
Hao Hu和本項研究合作者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OPA如何解決困擾OPA的許多問題。他們表明,該芯片級OPA可以消除關(guān)鍵光學(xué)偽影:混疊,在大視場范圍內(nèi)實現(xiàn)光束操縱,同時保持高光束質(zhì)量。
Hao Hu繼續(xù)說:“這項開發(fā)為基于OPA的低成本和緊湊型激光雷達奠定了基礎(chǔ),這將使激光雷達能夠廣泛用于各種應(yīng)用領(lǐng)域,例如用于駕駛和停車的高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS),并提升汽車的安全性能?!?/p>
新型OPA設(shè)計
OPA通過電子控制光的相位分布來執(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)陣列來發(fā)射多光束,然后在遠場(遠離發(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并在遠場中產(chǎn)生多光束的混疊。為避免混疊誤差并實現(xiàn)180度視野,發(fā)射單元需要靠得很近,但這會導(dǎo)致相鄰發(fā)射單元之間的強串?dāng)_并降低光束質(zhì)量。
到目前為止,OPA視場角和光束質(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的多個發(fā)射單元,以構(gòu)建具有單個發(fā)射單元的芯片級OPA。
新型OPA技術(shù)利用平板光柵取代傳統(tǒng)OPA的多個發(fā)射單元
新型OPA技術(shù)消除了混疊誤差,因為平板光柵中的相鄰?fù)ǖ揽梢员舜朔浅=咏?。相鄰?fù)ǖ乐g的耦合對平板光柵并沒有不利影響,因為它能夠在靠近單個發(fā)射器的近場中實現(xiàn)干涉和光束形成,然后再將光束以所需的角度發(fā)射到遠場。
研究人員還應(yīng)用了其他光學(xué)技術(shù)來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°視場角的芯片級光學(xué)相控陣,用于激光雷達2D光束操縱
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