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2020年07月23日 | 如何解决自动驾驶车辆激光雷达扫描局限性
2020-07-23 来源：EEWORLD
翻译自——allaboutcircuits
研究人员采用机械手段来控制激光，以提高激光雷达的性能。
自动驾驶汽车不仅必须检测快速移动的物体，还必须能够识别它们。将一束单频激光束分裂成多个波长将使分辨率成倍提高，从而达到这个目的。
Lidar是光探测和测距的缩写。简单地说，激光雷达装置测量光束到达目标并反射所需的时间，从而确定它的距离。目前正在探索“调频连续波”(FMCW)激光雷达。这种方法包括将一束单频激光分裂成多个波长的激光，称为“频率梳”，可以获得更好的分辨率。
目前实现这一结果的手段有些笨重。不过，普渡大学和瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)光子学和量子测量实验室的研究人员已经开发出一种新方法，利用声学在硅片上创建和控制这种多频率激光的光子组（photonic choir）。
什么是频率梳?
激光频率梳呈现数百个激光发射，每个占据一个确定的频率范围。然后，对于下一个频率范围，没有激光发射。然后是下一个激光发射，它也保持一个确定的频率范围。
频率与激光辐射强度的图形图将显示与每个激光的频率通道对应的一个峰值。在这些通道之间有空洞，没有测量到的能量，对应的频率跨度不包含激光发射。
它的形状和梳子的轮廓一点也不像，因此得名。
声学控制由激光创建的频率梳，允许更有能力的激光雷达
微机电系统
研究人员在《自然通讯》上发表了他们的研究结果。这项技术使用由氮化铝制成的微机电系统(MEMS)传感器来调制频率梳，频率范围从兆赫到千兆赫不等。
MEMS是一种微型机电设备，可以与集成电路一起制造，其尺寸只有微米。在这种情况下，其组合是与氮化硅光子学晶片。
这种光调制技术集成了力学和光学，以及两者的制造过程。MEMS传感器实际上是在氮化硅光子学上制造而来。这使得制造方法更加容易，从而具有更大的商业可行性。
《自然》杂志论文的第一作者刘俊秋表示:“这一成就将集成光子学、MEMS工程和非线性光学连接起来，代表了基于芯片的微梳技术的一个新的里程碑。”刘还在EPFL的微阳极技术中心领导氮化硅光子学芯片的制造。
按照EPFL物理学教授Tobias Kippenberg的说法，“还没有预料到的应用程序将在多个社区中继续进行。 “时间已经证明，混合系统可以获得比单个成分更大的优势和功能。”
各行各业都需要它
Kippenberg的话很有先见之明，因为激光频率梳正在逐渐成为出于各种目的的一个重要研究领域。
美国国家标准与技术研究所(NIST)和加州大学圣巴巴拉分校(UCSB)正在研究激光频率梳，以便在同一根光缆上同时容纳更多的信号。此外，来自UCSB、加州理工学院和瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员正在探索这项技术，着眼于生产更小、更轻、更便宜的光学时钟。
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