关于我们 | 联系我们

华体会平台_首页

当前位置:主页 > 新闻资讯 > 常见问题 >

新MEMS光束操纵技术或大幅降低激光雷达成本

本文摘要:这款基于MEMS技术的微型光束操控器件未来将会构建更加重、更加低成本的激光雷达激光雷达(LiDAR)是自动驾驶汽车观测和辨识周围物体的关键技术之一。据麦姆斯咨询报导,瑞典KTH皇家理工学院(KTHRoyalInstituteofTechnology)的一支研究团队长年致力于研究激光雷达系统核心的光束操控技术,研发出有了一种比以往各种技术方案更加经济、更加小巧、资源利用率更加高效的光束操控器件。

华体会

这款基于MEMS技术的微型光束操控器件未来将会构建更加重、更加低成本的激光雷达激光雷达(LiDAR)是自动驾驶汽车观测和辨识周围物体的关键技术之一。据麦姆斯咨询报导,瑞典KTH皇家理工学院(KTHRoyalInstituteofTechnology)的一支研究团队长年致力于研究激光雷达系统核心的光束操控技术,研发出有了一种比以往各种技术方案更加经济、更加小巧、资源利用率更加高效的光束操控器件。KTH微纳米系统学院的博士后CarlosErrando-Herranz回应,凭借我们的技术方案,这种激光雷达大规模量产之后,成本可以大幅度上升至约10美元,重量仅有为几克(还包括外设组件),功耗可低至数百毫瓦。

这项研究成果已公开发表于OpticsLetters杂志。光束操控技术的应用于市场需求很普遍,例如高速光通信、激光雷达以及医学光学。传统的激光雷达光束操控系统利用电动马达来转动反射镜,并在特定区域上扫瞄激光束,这种系统一般来说尺寸和重量都较小,功耗较高,成本高约数千美元。因而,这种传统光束操控系统无法应用于电池供电的机器人、智能手机、无人机、体内光学相干性断层扫描(OCT)分析仪以及小型化、低成本的空分适配(SDM)系统。

近年来,通过利用MEMS微镜和光栅增大了光束操控系统的尺寸,从而明显减少了成本和重量。然而,这些激光雷达系统的组件(如激光器、扫瞄装置、探测器及其它电子器件)依然是独立国家生产的,并且装配成本较高。因此,更进一步的多组件构建小型化有潜力以低成本获取更加小、更加重、功耗更加较低的激光雷达系统。

构建光子学,特别是在是硅光子学,可以通过电气处置和掌控、光束操控和光学信号处理器件、光源及探测器的高密度构建来应付这些挑战。这使得构建光子系统不仅在尺寸和重量方面高于自由空间光学系统,而且在成本、构建密度和鲁棒性方面也高于自由空间光学系统。构建光子学的光束操控方案主要集中于在光学相控阵。光学相控阵由发射器阵列(一般来说为光栅耦合器)构成,使远场散射图案高度依赖升空波的比较振幅。

华体会官网

通过用于波导移相器回声这些波的比较振幅,调整输入光束的角度。这种系统可以十分严苛地掌控光束的形状和方向,之前的研究工作早已展出了1D光束操控、超高角度光束分辨率2D操控和激光雷达测量。不过,常用的热光移相器具备一个很最重要的缺失:功耗十分低。

据CarlosErrando-Herranz讲解,其研究团队首次利用MEMS可回声波导光栅在实验中顺利展示了低功率光束操控技术。研究结果显示,在1550nm波长,驱动电压高于20V,静态功耗高于uW的条件下,光束改向平均5.6°。这款光束操控器件基于利用MEMS执行器转变波导光栅耦合器梳齿之间的间距。图1(a)展出了该器件的示意图。

KTH的研究人员设计了一个构成拉链弹簧的漂浮光栅,一端相连到锥形波导,以展开光耦合,另一端相连到MEMS梳状驱动执行器。梳状驱动执行器的水平致动剪切了漂浮的光栅,转变了光栅梳齿之间的距离,从而造成光栅的面外角升空发生变化。图1(b)为MEMS可回声光栅的扫瞄电子显微镜(SEM)图像。

图1(a)展出了这款MEMS可回声光栅驱动前后的工作原理。(b)这款MEMS器件的扫瞄电子显微镜(SEM)图像。光栅作为软弹簧的一部分,通过梳齿驱动执行器剪切,转变光栅齿之间的间距。(c)光栅齿间距减少对光束改向影响的仿真结果(颜色:升空光强度)变换分析估计(白线)。

(d)梳齿驱动继续执行器件的分析致动估计。“我们使用了和智能手机加速度计、陀螺仪完全相同的MEMS生产工艺,”他说道,“这意味著大规模量产的成本有可能非常低。

”Errando-Herranz称之为,该技术可以使更加多的机器人或无人机需要自律运营或自律飞行中。KTH副教授KristinnB.Gylfason说道:“这项技术可以使无人机需要远程控制,例如载运除颤器等应急医疗设备的无人机。”“机器人和无人机是意味著有可能的应用领域,”Gylfason说道,“目前的激光雷达系统对于自动驾驶汽车而言成本过分高昂,而汽车产业对成本十分脆弱。

华体会官网

其他有可能的应用于,还包括智能手机的3D人脸识别,例如苹果(Apple)的FaceID。”KTH激光雷达方案的独有之处在于它使用了新型MEMS光束操控技术,但是又不同于MEMS微镜。

“传统的机械式激光雷达基于在转动塔上加装一系列激光器,如激光雷达领先厂商Velodyne发售的‘全家桶’和‘超级冰球’,”Gylfason说道,“我们激光雷达的研究方案基于构建的微光力学,我们在硅芯片表面建构了一个可回声光栅。通过转变光栅周期,可以要求光束的扫瞄方向。

”与自由空间光学技术比起,KTH的技术方案要更加小、更加重几个数量级,并且成本更加较低、更加容易不受机械噪声影响,此外,必须的装配拒绝也十分受限。构建热光(thermo-optic)相控阵系统的功耗比KTH的这款器件最少低5个数量级(不受测量容许,KTH研究人员估计大约约7个数量级),并且不会受到冷串扰问题的后遗症,而KTH的技术方案本身就可以防止这个问题。与电光回声技术比起,KTH这款器件的功耗最少较低1个数量级(更加有可能是3个数量级)。

此外,KTH构建的光束操控,比之前报导的热光可回声单光栅大两倍,随着未来MEMS器件的设计改良,具备更大角度回声的潜力。KTH研究人员研发的这种光束操控技术,可以获取产业长期以来仍然谋求的低成本和低功耗,以将人工视觉扩展到智能手机或无人机在内的电池供电设备,还有用作体内医学光学的有源分析仪,以及通过空分适配(SDM)提升光通信比特率。


本文关键词:华体会官网,新,MEMS,光束,操纵,技术,或,大幅,降低,激光

本文来源:华体会-www.xlzx01.com

Copyright © 2005-2021 www.xlzx01.com. 华体会科技 版权所有 备案号:ICP备96529478号-9