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美国和法国两个二维光束操纵项目,有望改进自动驾驶3D传感


  来源: MEMS 时间:2022-11-29 编辑:清风
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集成于VCSEL阵列上的快速二维光束操纵器件


据麦姆斯咨询王懿报道,近日,美国德克萨斯大学阿灵顿分校(University of Texas at Arlington)电气工程系的Weidong Zhou教授正在领导研发一种用于自动驾驶汽车3D传感的激光束操纵器件。


为了制造上述器件,Weidong Zhou教授将使用为期四年、价值40万美元的美国国家科学基金会(U.S. National Science Foundation)资助,该项目名称是直接集成在高功率VCSEL阵列上的快速二维光束操纵器件(Fast 2D Beam Steering Device Integrated Directly on High Power VCSEL Arrays)。


德克萨斯大学阿灵顿分校Weidong Zhou教授


Weidong Zhou教授评论说:“我们正在研究一种基于光子晶体腔(纳米光子结构)电调谐的光束操纵器件。目前,很多激光雷达都采用机械运动的方式来操纵光束方向,但这种方式又慢又笨重。而我们正在做的研究将使得光束操纵更快、更紧凑、更可靠。”


高速光束操纵在许多新兴应用中都很重要,包括自动驾驶、增强现实(AR)、自由空间通信、3D传感和成像系统。Weidong Zhou说道:“该研究项目中使用的VCSEL也被用于计算机鼠标、光纤通信、人脸识别、智能手机、激光打印机和智能眼镜。”


“VCSEL阵列可以为高性能激光探测和测距系统实现颠覆性的应用。”Weidong Zhou说,“此外,该研究项目还为学生教育和培训提供了一个很好的平台,帮助光电子、光学、半导体、传感和成像、纳米技术和制造领域的人才做好准备。”


德克萨斯大学阿灵顿分校电气工程系主任Diana Huffaker表示:“Weidong Zhou的研究项目申请可能会涉及整个半导体行业。一个新时代的光束操纵器件将使光束操纵变得如此迅速和轻松,将加速半导体世界的许多方面创新应用,可以彻底改变这个世界。”


MEMS微镜改善汽车激光雷达


法国CEA-Leti近期宣布了一项研究计划——正在改进用于汽车激光雷达的MEMS微镜。这项创新技术旨在从100米远处检测汽车轮胎(150毫米高)。该研究成果源自欧洲Vizta项目,并受到三项新专利的保护。



这款用于汽车激光雷达的MEMS微镜虽然很小(2毫米宽),但却是反射激光束并引导激光束的重要组件,这要归功于其可以实现二维扫描,助力激光雷达检测车辆、行人和障碍物。CEA-Leti开发的创新技术将增加激光雷达的视场和安全性,并降低功耗和制造成本。


为了改进用于移动MEMS微镜的驱动机制,研究人员采用PZT压电驱动解决方案(仅需要20V电压)取代了传统的静电或电磁驱动解决方案(静电驱动需要150V电压)。这种创新的解决方案还消除了电磁驱动所需的笨重磁铁。


CMOS兼容的制造工艺


这款创新的MEMS微镜设计用于1550 nm波长激光雷达,以限制人眼安全风险并支持远程激光雷达应用所需的高功率激光束。为了实现这一改进,研究人员利用沉积在硅上的布拉格层取代了惯用的金反射镜面。


该解决方案具有两个优点:首先,反射镜面的吸收能力降低了四倍,因此不易因激光而过热,从而可以增加入射功率。其次,该布拉格层可以使用CMOS兼容的制造工艺进行沉积,从而降低制造成本。


为了提升行人的视觉安全,研究人员增加了一种自诊断功能,可以在MEMS微镜不动时关闭激光。作为Vizta项目框架的一部分进行的研究还包括光学特性测试台、封装技术和专用的电子试验接口。该MEMS微镜被集成到工业合作伙伴现有的3D激光雷达系统中,并确认了其与预期目标的兼容性。为了以更高的精度扫描场景的特定部分,研究人员将继续改进镜面控制。

关键词:自动驾驶 3D 传感 激光雷达    浏览量:372

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