JASR系統(tǒng)公司研發(fā)出用于三維成像、導(dǎo)航與通信的芯片級激光雷達(dá)傳感器

JASR系統(tǒng)公司研究人員正研發(fā)芯片級、重量輕且價格適宜的光探測和測距（也稱激光雷達(dá)）傳感器，以用于軍事三維（3D）成像、穿透式光電探測器、導(dǎo)航以及遠(yuǎn)程通信。

位于俄亥俄州賴特-帕特森空軍基地的美國空軍實(shí)驗(yàn)室的官員宣布，已與JASR系統(tǒng)公司簽訂價值820萬美元的合同，用于研發(fā)芯片級光學(xué)相控陣與激光雷達(dá)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用的技術(shù)來自美國國防先期研究計劃局（DARPA）一個名為模塊化光學(xué)孔徑構(gòu)建塊（MOABB）項目。

2015年年底，DARPA啟動了MOABB項目，為價格適宜的芯片級激光雷達(dá)傳感器研發(fā)采用自由空間光學(xué)技術(shù)（該技術(shù)尺寸極小，重量極輕，成本也極低，但它的光束掃描速度比現(xiàn)在常用的技術(shù)更快）的使能技術(shù)。

JASR系統(tǒng)公司擁有相干與非相干計算成像、高性能光學(xué)系統(tǒng)、相控陣激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)與微波系統(tǒng)、先進(jìn)的大氣模擬與減排技術(shù)，以及實(shí)時處理圖形加速等方面的專業(yè)知識。

MOABB項目旨在研發(fā)與演示可用于集成光學(xué)器件的使能技術(shù)，該器件可在一個大角度范圍中生成、放大、傳輸與接收自由空間光學(xué)輻射。

參與DARPA的MOABB傳感器項目的公司有：位于科羅拉多州路易斯維爾的洛克希德·馬丁相干技術(shù)（Lockheed Martin Coherent Technologies ，簡稱LMCT）公司、位于加利福尼亞州圣地亞哥的TREX Enterprises公司、位于馬薩諸塞州欣厄姆的Analog Photonics公司，以及位于加利福尼亞州千橡市的蒂萊蒂尼科學(xué)與成像（Teledyne Scientific & Imaging）公司。

DARPA的研究人員旨在利用MOABB，構(gòu)建具有高填充因子孔徑、非機(jī)械波束控制與集成放大的二維毫米級發(fā)射/接收單元。其目的是為了平鋪單位晶格以組裝一個大型的相干高功率孔徑。

該項目的其中一個目標(biāo)是采用晶圓級處理技術(shù)，制造一個具有分布式增益的10厘米發(fā)射/接收相干陣列，并在一個可從100米遠(yuǎn)的地方進(jìn)行3D成像的封裝式激光雷達(dá)系統(tǒng)中演示相干陣列。

DARPA的科學(xué)家表示，自由空間光學(xué)系統(tǒng)在傳感、照明與通信方面的潛力巨大。微米級波長的角分辨率可達(dá)0.001度、可從10厘米孔徑上獲得超過100分貝的天線增益。

數(shù)百太赫茲范圍內(nèi)的頻率與頻率范圍較寬的工作帶寬可進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸，以及亞毫米距離分辨率的3D成像。此外，光束還具有寬的低大氣吸收窗口，用于在開放帶寬上進(jìn)行遠(yuǎn)程傳播。

這些應(yīng)用的功能特點(diǎn)涵蓋的領(lǐng)域較廣，包括3D成像、穿透式激光雷達(dá)、導(dǎo)航以及遠(yuǎn)程通信等。

雖然自由空間光學(xué)系統(tǒng)的功能強(qiáng)大，不過對于許多應(yīng)用而言，這些系統(tǒng)的體積大，重量大，價格也昂貴。而10厘米以上的孔徑，其尺寸與重量都取決于體積較大的鏡頭、反光鏡、充當(dāng)穩(wěn)定功能的機(jī)械零件以及體積龐大的真空望遠(yuǎn)鏡或成像系統(tǒng)。

另一方面，10厘米以下的孔徑仍需體積龐大的機(jī)械萬向節(jié)來控制望遠(yuǎn)鏡與如同激光器與探測器這樣的后端光學(xué)器件。

相反，MOABB項目打算利用集成光子學(xué)的發(fā)展成果——可提供高速的非機(jī)械光束控制的潛力。研究人員表示，高效的光源、探測器、放大器與低損耗波導(dǎo)都可在一個高功率、大尺寸孔徑的平面平臺上進(jìn)行制造。

據(jù)該合同規(guī)定，JASR系統(tǒng)公司將在加利福尼亞州索拉納海灘實(shí)施該項目，并將于2020年11月完成。