由于激光雷達(dá)對(duì)物體的感知能力有限，自動(dòng)駕駛汽車很難區(qū)別蹣跚學(xué)步的孩子和突然出現(xiàn)在視野中的棕色包。為了解決這一問題，自動(dòng)駕駛汽車行業(yè)正在探索調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）激光雷達(dá)。

（圖片來源：普渡大學(xué)）

據(jù)外媒報(bào)道，來自普渡大學(xué)OxideMEMS實(shí)驗(yàn)室和瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）光子學(xué)和量子測量實(shí)驗(yàn)室（Laboratory of Photonics and Quantum Measurements）的開發(fā)了一種方法，通過機(jī)械控制和進(jìn)行片上聲光調(diào)制，使FMCW激光雷達(dá)能以更高的分辨率檢測附近快速移動(dòng)的物體。

FMCW激光雷達(dá)通過自動(dòng)駕駛汽車頂部的激光掃描來檢測目標(biāo)。單束激光分裂成其他波長的梳狀結(jié)構(gòu)（微梳狀結(jié)構(gòu)）來掃描某個(gè)區(qū)域。光從物體上反射，通過光頻隔離器或循環(huán)器進(jìn)入探測器。

研究人員利用聲波使這些組件更快地調(diào)諧，從而提高FMCW激光雷達(dá)對(duì)附近物體進(jìn)行檢測的分辨率。這項(xiàng)技術(shù)使用由氮化鋁制成的微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）致動(dòng)器，以兆赫到千兆赫的高頻率調(diào)制微梳。此外，還使用同樣用于手機(jī)識(shí)別蜂窩波段的相控MEMS致動(dòng)器，通過向硅芯片發(fā)射螺旋狀的應(yīng)力波，以千兆赫頻率振動(dòng)光。普渡大學(xué)電子和計(jì)算機(jī)工程教授Sunil Bhave稱，“這種攪動(dòng)會(huì)調(diào)節(jié)光線，使其只能朝一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。”

普渡大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程專業(yè)的博士研究生Hao Tian制造了該MEMS致動(dòng)器。他將致動(dòng)器與EPFL開發(fā)的氮化硅光子片集成在一起。Tian解釋道，“大量聲波的緊密垂直約束防止串?dāng)_，并允許執(zhí)行器安裝在附近位置?！痹擁?xiàng)技術(shù)采用的其他換能器激發(fā)聲波，以兆赫頻率震動(dòng)芯片，展示對(duì)激光脈沖微梳或孤子的亞微秒控制和調(diào)諧。

研究人員表示，這種光調(diào)制技術(shù)不僅將力學(xué)和光學(xué)結(jié)合在一起，還將涉及到的制造過程結(jié)合在一起，使該項(xiàng)技術(shù)在商業(yè)上的可行性更高。MEMS致動(dòng)器的制造以氮化硅光子學(xué)晶片為基礎(chǔ)，制造過程十分簡單。

EPFL物理學(xué)教授Tobias Kippenberg表示，“我們已經(jīng)證明，混合系統(tǒng)比單個(gè)系統(tǒng)具有更多優(yōu)勢和功能?！毖芯咳藛T表示，這項(xiàng)新技術(shù)將推動(dòng)微梳應(yīng)用在功率關(guān)鍵系統(tǒng)（如空間、數(shù)據(jù)中心和便攜式原子鐘），或低溫環(huán)境等極端環(huán)境中的應(yīng)用。

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