據(jù)國(guó)外科技媒體allaboutcircuits報(bào)道，加州大學(xué)伯克利分校的最新研究利用激光雷達(dá)焦平面開(kāi)關(guān)陣列(FPSA)中的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的分辨。

　　那么他們克服了哪些挑戰(zhàn)才能達(dá)到這一記錄的？

　　大多數(shù)追求自動(dòng)駕駛汽車(chē)(AV)的公司目前都在一定程度上使用激光雷達(dá)。LiDAR已成為一種至關(guān)重要的傳感器，因?yàn)樗哂羞h(yuǎn)距離高分辨率的能力，并且不受光照或天氣等環(huán)境條件的影響。

　　然而，LiDAR遠(yuǎn)非完美，許多不同形式的LiDAR競(jìng)相成為該技術(shù)的未來(lái)。

激光雷達(dá)技術(shù)和應(yīng)用示例

　　最近，加州大學(xué)伯克利分校的研究人員發(fā)表了一篇新的研究論文，描述了一種基于MEMS的新型FPSA LiDAR系統(tǒng)，該系統(tǒng)聲稱(chēng)具有令人印象深刻的性能規(guī)格。

　　本文將討論FPSA技術(shù)、它面臨的挑戰(zhàn)以及伯克利研究人員如何解決這些問(wèn)題。

FPSA激光雷達(dá)

　　追求固態(tài)激光雷達(dá)的主要技術(shù)之一是FPSA。

　　FPSA是一種技術(shù)，它通過(guò)使每個(gè)LiDAR像素由單個(gè)光學(xué)天線、熱光移相器或開(kāi)關(guān)組成。這些像素以矩陣形式排列，一次驅(qū)動(dòng)一個(gè)像素，其中像素的開(kāi)關(guān)控制向每個(gè)天線的供電。

　　就像相機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)一樣，F(xiàn)PSA視場(chǎng)(FOV)內(nèi)的每個(gè)角度都被映射回一個(gè)像素，收集光線并創(chuàng)建照明區(qū)域的3D地圖。

焦平面開(kāi)關(guān)陣列光束掃描儀

　　FPSA技術(shù)背后的理念是，通過(guò)一次驅(qū)動(dòng)每個(gè)像素，每個(gè)像素都可以接收驅(qū)動(dòng)激光器的所有可用功率，這意味著更遠(yuǎn)的范圍和更高的分辨率。

　　除了范圍和分辨率，F(xiàn)PSA可能是固態(tài)LiDAR的有希望的候選者，因?yàn)樗鼈冊(cè)试S在沒(méi)有機(jī)械移動(dòng)部件的情況下進(jìn)行電子掃描。

　　此外，少量組件允許將這些像素中的許多像素集成到單個(gè)芯片中。

FPSA LiDAR挑戰(zhàn)

　　FPSA LiDAR雖然提供了許多好處，但也有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)：它的規(guī)模有限。

　　實(shí)現(xiàn)大規(guī)模FPSA LiDAR的主要挑戰(zhàn)是熱光開(kāi)關(guān)易受溫度影響。

　　開(kāi)關(guān)通過(guò)將施加的電場(chǎng)轉(zhuǎn)換為溫度變化來(lái)工作，從而改變硅波導(dǎo)的折射率。有效折射率有助于控制入射光的方向并有效地將FPSA激光導(dǎo)航到所需的像素。

　　然而，這種方法的缺點(diǎn)是開(kāi)關(guān)非常耗電并且會(huì)產(chǎn)生大量熱量。這個(gè)缺點(diǎn)限制了在單個(gè)FPSA中密集集成許多像素的能力，因?yàn)槔鄯e的熱量最終會(huì)導(dǎo)致故障。

　　到目前為止，F(xiàn)PSA被限制為最大512像素。

伯克利的MEMS FPSA LiDAR方法

　　為了突破FPSA LiDAR的限制，伯克利的研究人員描述了一種新的FPSA方法，旨在解決上述挑戰(zhàn)。

　　為了回避FSPA LiDAR中的熱挑戰(zhàn)，研究人員選擇使用MEMS開(kāi)關(guān)而不是熱光開(kāi)關(guān)。

　　在此方案中，F(xiàn)SPA陣列通過(guò)以正確方向物理移動(dòng)波導(dǎo)來(lái)選擇給定像素，將所有激光入射光引導(dǎo)至給定像素的天線。該芯片可以通過(guò)切換整個(gè)陣列對(duì)其環(huán)境進(jìn)行360度掃描。

制造新的FSPA技術(shù)

　　總而言之，研究人員聲稱(chēng)這種新方法對(duì)FPSA LiDAR技術(shù)的好處是巨大的，因?yàn)镸EMS開(kāi)關(guān)比熱光開(kāi)關(guān)更輕、更小，而且功耗更低。

　　由此產(chǎn)生的設(shè)備在1平方厘米的固態(tài)芯片上創(chuàng)建了128x128像素陣列。研究人員聲稱(chēng)，該芯片上的16,348像素遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了之前達(dá)到的最大數(shù)量，使其成為市場(chǎng)上分辨率最高的固態(tài)FPSA芯片。

　　該陣列能夠?qū)崿F(xiàn)70度FOV，每個(gè)像素占0.6度。

　　隨著越來(lái)越多的研究涌入更新和更好的激光雷達(dá)系統(tǒng)和技術(shù)，看看什么被挑選或適應(yīng)實(shí)際市場(chǎng)使用將會(huì)很有趣。

　　以上內(nèi)容來(lái)自EETOP，江蘇激光聯(lián)盟陳長(zhǎng)軍轉(zhuǎn)載