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解决自动驾驶汽车的激光雷达扫描限制

2020年7月20日经过加里·埃利诺夫

研究人员采用机械手段来控制激光以改善激光雷达性能。

自动车辆不仅可以检测快速移动的物体,而且它们还必须能够识别它们。将单频激光束分成多个波长将乘以解决这一必要目标的分辨能力。

激光雷达表示光探测和测距。简单地说,激光雷达设备测量光束到达目标并被反射所需的时间,从而确定其距离。该行业目前正在探索“调频连续波”(FMCW)LIDAR。该方法涉及将单个单频激光波束分成多个激光波长,称为“频率梳理”,以实现更好的分辨率。

目前实现这一结果的手段是笨重的。尽管如此,普渡大学和光子和量子测量实验室在ÉcolePolytechniqueFédéraledeLausanne(EPFL)在瑞士已经发展出一套方法论取决于声学来创建和控制硅芯片上的多个激光频率的这一光子唱片。

什么是伴奏梳子?

激光频率梳子存在数百个激光发射,每个激光发射均占用范围范围的频率。然后,对于下一个频率,没有激光发射。然后存在下一个激光发射,并且它也保持到定义的频率范围。

频率与激光辐射强度的图示将显示一个峰值对应于每个激光的频率通道。这些通道之间存在空洞,没有测量到的能量对应于不包含激光发射的频率跨度。

它的图案和梳子的轮廓很像,因此得名。频率梳如下图所示。

声学控制的频率梳从一个单一的激光。

声学控制从激光创建的频率梳,允许更高的激光雷达。图片记入普渡大学


微机电系统

研究人员刊登了他们的工作结果自然通信。使用由氮化铝制成的微机电系统(MEMS)换能器的技术,以调节与从MEGAHERTZ到Gigahertz范围的频率的频率梳。

MEMS是一种微小的机电设备,可以和集成电路一起制作,在这种情况下,是和氮化硅光子晶圆的组合。

这种光调制技术将力学与光学器件集成了,以及两者的制造工艺。MEMS换能器实际上是在氮化硅光子的顶部制造的。这使得更容易制造,从而实现更大的商业活力。

“这一成就架起了集成光子学、MEMS工程和非线性光学的桥梁,代表了新兴芯片微梳技术的一个新的里程碑。”《自然》杂志论文的第一作者刘君秋说。他还在EPFL的微纳米技术中心领导氮化硅光子芯片的制造。

根据Tobias Kippenberg,EPFL的物理教授,“尚未预见的申请将在多个社区进行跟进。”他说,“它已经被展示了时间,再次杂交系统可以获得超出各个成分所获得的优势和功能。”

周围的行业

Kippenberg的单词是前的,因为激光频率梳子作为各种目的的基本研究领域。

国家标准与技术研究所(NIST)和加州大学圣巴巴拉(UCSB)是探测激光频率梳在同一根光纤上同时塞进更多的信号。

来自UCSB,CALTECH的研究人员,以及瑞士联邦理工学院洛桑(EPFL)是探索这项技术,用眼睛产生更小,更轻,更便宜的光学时钟。

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