據國外科技媒體allaboutcircuits報道，加州大學伯克利分校的最新研究利用激光雷達焦平面開關陣列(FPSA)中的微機電系統(MEMS)實現了創紀錄的分辨。

　　那么他們克服了哪些挑戰才能達到這一記錄的？

　　大多數追求自動駕駛汽車(AV)的公司目前都在一定程度上使用激光雷達。LiDAR已成為一種至關重要的傳感器，因為它具有遠距離高分辨率的能力，并且不受光照或天氣等環境條件的影響。

　　然而，LiDAR遠非完美，許多不同形式的LiDAR競相成為該技術的未來。

激光雷達技術和應用示例

　　最近，加州大學伯克利分校的研究人員發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，該系統聲稱具有令人印象深刻的性能規格。

　　本文將討論FPSA技術、它面臨的挑戰以及伯克利研究人員如何解決這些問題。

FPSA激光雷達

　　追求固態激光雷達的主要技術之一是FPSA。

　　FPSA是一種技術，它通過使每個LiDAR像素由單個光學天線、熱光移相器或開關組成。這些像素以矩陣形式排列，一次驅動一個像素，其中像素的開關控制向每個天線的供電。

　　就像相機的光學系統一樣，FPSA視場(FOV)內的每個角度都被映射回一個像素，收集光線并創建照明區域的3D地圖。

焦平面開關陣列光束掃描儀

　　FPSA技術背后的理念是，通過一次驅動每個像素，每個像素都可以接收驅動激光器的所有可用功率，這意味著更遠的范圍和更高的分辨率。

　　除了范圍和分辨率，FPSA可能是固態LiDAR的有希望的候選者，因為它們允許在沒有機械移動部件的情況下進行電子掃描。

　　此外，少量組件允許將這些像素中的許多像素集成到單個芯片中。

FPSA LiDAR挑戰

　　FPSA LiDAR雖然提供了許多好處，但也有一個明顯的缺點：它的規模有限。

　　實現大規模FPSA LiDAR的主要挑戰是熱光開關易受溫度影響。

　　開關通過將施加的電場轉換為溫度變化來工作，從而改變硅波導的折射率。有效折射率有助于控制入射光的方向并有效地將FPSA激光導航到所需的像素。

　　然而，這種方法的缺點是開關非常耗電并且會產生大量熱量。這個缺點限制了在單個FPSA中密集集成許多像素的能力，因為累積的熱量最終會導致故障。

　　到目前為止，FPSA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。

　　為了回避FSPA LiDAR中的熱挑戰，研究人員選擇使用MEMS開關而不是熱光開關。

　　在此方案中，FSPA陣列通過以正確方向物理移動波導來選擇給定像素，將所有激光入射光引導至給定像素的天線。該芯片可以通過切換整個陣列對其環境進行360度掃描。

制造新的FSPA技術

　　總而言之，研究人員聲稱這種新方法對FPSA LiDAR技術的好處是巨大的，因為MEMS開關比熱光開關更輕、更小，而且功耗更低。

　　由此產生的設備在1平方厘米的固態芯片上創建了128x128像素陣列。研究人員聲稱，該芯片上的16,348像素遠遠超過了之前達到的最大數量，使其成為市場上分辨率最高的固態FPSA芯片。

　　該陣列能夠實現70度FOV，每個像素占0.6度。

　　隨著越來越多的研究涌入更新和更好的激光雷達系統和技術，看看什么被挑選或適應實際市場使用將會很有趣。

　　以上內容來自EETOP，江蘇激光聯盟陳長軍轉載