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李倩课题组受邀在Nature上发表片上激光雷达系统技术突破的重要研究评述文章

2022-03-11 18:28:15


      三维传感器能像人眼一样感知周围环境并从中获取三维信息激光雷达(LiDAR)作为一种新型技术利用激光物理特性可实现对目标物体进行长距离高精度的实时测量近年来被广泛应用于自动驾驶虚拟现实(VR)无人机地图测绘消费电子产品等领域激光雷达三维传感器的集成化和小型化是未来的发展趋势如何研制与开发出高度小型集成化的激光雷达系统同时兼顾作为三维传感器的优异效果始终是一个重大挑战特别是如何在片上实现大视场高分辨率的激光雷达目前还鲜有方案分析与报导近日新葡亰8883ent深圳研究生院8455新葡萄娱乐场网站李倩副教授受Nature邀请,针对片上激光雷达成像系统发表了重要分析与评述该文章总结讨论了目前用于片上激光雷达系统的关键技术并特别针对片上集成的焦平面开关阵列技术结合未来消费电子智能城市对于激光雷达系统性能的重要需求全方面地分析讨论了系统的性能与表现并指出了该技术邻域的未来发展方向 


      该文章主要对比分析了目前两种用于片上激光雷达的集成波束调控器件光学相控阵和焦平面开关阵列文章中凝练地分析了光学相控阵列的工作机理并指出了导致其难以大规模密集集成在单颗芯片上这一尖锐问题的原因相比之下焦平面开关阵列使用一个类似相机的光学系统将目标物所在视场内的每个角度映射到成像透镜后焦平面的每像素上基于焦平面开关阵列无需单独控制每个像素的相位而是使用开关来控制每个像素的开合这一特性文章提出该方案可在单个芯片上实现集成大阵列天线的可能性文章进一步评论了美国加州伯克利大学Ming C. Wu课题组发表于同期Nature的基于MEMS的大规模焦平面开关阵列激光雷达系统的工作对其进行了总结和评价文章积极肯定了128*128像素的天线阵列安装在一个只有指尖大小的芯片上这一重大成果同时强调了该激光雷达系统的70°×70°的大视场角和16,384的高成像像素的优异性能除此之外文章提出受益于MEMS硅光开关控制天线的快速响应时间与微小尺寸该系统可具有0.6°的双向寻址分辨率0.05°的光束发散角和亚兆赫兹的操作速度的随机寻址光束转向等出众性能系统结合了调频连续波测距方法可以实现距离分辨率为1.7cm3D成像最后文章结合实际应用场景提出了焦平面开关阵列集成激光雷达系统横向分辨率不足的问题而且给了通过缩小光学开关尺寸来提升性能的解决方案最后评价焦平面开关阵列可以在互补金属氧化物半导体(CMOS)代工厂大规模生产具有很大潜力在百万像素三维激光雷达和光通信等应用前景广阔

1. 焦平面开关阵列的架构和工作原理 


     该评述文章近日以在指尖大小芯片上进行的光阵列测量Light arrays measure up on a chip the size of a fingertip为题发表于310自然》(Nature期刊上的研究专栏DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-022-00642-1), 论文作者为清华大学深圳国际研究生院清华-伯克利深圳学院付红岩副教授与新葡亰8883ent深圳研究生院8455新葡萄娱乐场网站李倩副教授


论文链接https://www.nature.com/articles/d41586-022-00642-1