激光雷達(dá)，尺寸和成本大降

來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察

編輯：感知芯視界 Link

日本京都大學(xué)等開發(fā)出了將可用于自動駕駛汽車的高性能傳感器縮小到三分之一并降低制造費(fèi)用的技術(shù)。該技術(shù)使用了可對光進(jìn)行精密控制的“光子晶體激光器”。目標(biāo)是在2020年代后半期實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。

自動駕駛汽車與傳統(tǒng)汽車相比，需要安裝很多傳感器和運(yùn)算性能高的計算機(jī)，因此制造成本往往較高。

激光雷達(dá)的單價為幾萬日元（1萬日元約合人民幣490元），車上需要設(shè)置多個，因此必須降低制造成本。

傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器如果提高輸出功率的話，光線就會擴(kuò)散，無法向目標(biāo)對象發(fā)出足夠的光，存在傳感器精度下降的問題。雖然也可以把多個透鏡巧妙地組合在一起，這樣就能避免光的擴(kuò)散，但設(shè)備尺寸會增大，價格也會更高。

研究人員在半導(dǎo)體激光器中嵌入了光子晶體層，使其只發(fā)出特定波長的光。可以在垂直方向發(fā)出高功率的光。因?yàn)楣獾牟ㄩL范圍小，光線不會擴(kuò)散，所以傳感器的精度高。由于還省去了用來調(diào)整光線的透鏡，所以可以縮小尺寸。

光子晶體可通過在晶體內(nèi)有規(guī)律地形成幾百納米（1納米是十億分之一米）大小的孔洞，對光進(jìn)行控制。通過根據(jù)特定的光波長制作孔洞，可以實(shí)現(xiàn)完全不透光的“光子絕緣體”，或者改變特定波長下的折射率。這一技術(shù)可以通過孔洞的大小、形狀、間隔長度等實(shí)現(xiàn)多種控制，還能廣泛應(yīng)用于LiDAR以外的其他領(lǐng)域。

研究人員利用光子晶體激光器，成功使進(jìn)行金屬等精密加工的裝置大大縮小了尺寸。通過調(diào)整微小孔洞的穿孔方法，減少了分散的光，提高了激光輸出，并將其應(yīng)用于加工機(jī)。

以前，必須使用幾十厘米以上的大尺寸設(shè)備，才能發(fā)出可用于加工機(jī)的足夠亮度的激光，今年已經(jīng)有直徑為3毫米的激光發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)了與大尺寸設(shè)備同等的亮度。相關(guān)研究機(jī)構(gòu)表示，未來的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)10倍的激光輸出。

光子晶體還有望對作為新一代信息技術(shù)而備受期待的使用光的信息處理和通信發(fā)揮重要作用。

審核編輯 黃宇