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美国西雅图华盛顿大学:研发扫描式激光雷达系统,有望实现300米超远距离探测


  来源: Nature、传感器专家网 时间:2023-09-11 编辑:白芷
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日前,美国西雅图华盛顿大学教授李墨和团队发明了一种全新的扫描式激光雷达系统,其采用了集成在芯片上的声光散射的技术。


对于扫描式激光雷达来说,一个关键挑战在于如何不使用机械装置,高效可靠地将激光束从系统中发射出来,从而进入自由空间,这样它就能像探照灯一样快速准确地扫描远处的物体。


(来源:Nature)


而在这个新发明的系统中,课题组利用在光子芯片表面的声波,通过声光相互作用,将在片上光波导内传播的激光散射到自由空间当中,而且激光的散射角度完全由光子芯片上声波的波长和频率来控制。


这种新型激光雷达采用了完全集成在光子芯片中的激光束扫描系统,没有任何需要转动的部件,属于全固态激光雷达。


相比机械式激光雷达,全固态激光雷达不仅能提高性能和可靠性,也大大降低了生产成本和体积,极易于集成和制造,从而克服了传统激光雷达体积大、成本高的局限性,使其具备更广阔的市场应用前景。


(来源:Nature)


相关论文的第一作者李秉钊表示:“虽然声光散射效应已经研究了很久,但是我们对这一现象的创新性应用被审稿人予以高度评价,被认为是这一领域里革命性的突破。我们发明的独特的频率-角度分辨技术,解决了光学相控阵等其他固态激光雷达技术难以解决的角度矫正问题。”


他继续说道,在光子芯片上操纵声波和激光之间的相互作用就像指挥一场“音乐会”,声波是“指挥棒”,而激光就是想展现的整个“乐章”。


通过调整声波的频率,可以将激光散射到任何想要的方向。最终,他们巧妙利用这一现象发明了这种新型激光雷达,它可以使自动驾驶车辆成为现实,在不远的未来,就会改变我们日常生活。


同时,此次研发的扫描系统,因为不需要宽带可调激光器或光梳光源,与其他依赖色散效应来控制散射角度的工作原理相比,被认为具有极大的技术优势。


而随着这种新型激光雷达系统的进一步研发和优化,其在自动驾驶、机器人、无人机等领域的应用将得到进一步推广。


整体来看,集成激光雷达技术在多个领域有着广泛的应用,具体包括:


自动驾驶汽车:自动驾驶汽车是激光雷达最引人关注的应用领域之一。激光雷达可以实时创建周围环境的三维映像,这对于自动驾驶汽车的导航和避障至关重要。全固态集成激光雷达的小巧、轻便和成本效益使其更适合在自动驾驶汽车上使用。


无人机:无人机可以使用激光雷达技术进行地形测绘和导航,特别是在森林、农田或建筑物周围的环境中。


工业自动化:在工厂或仓库中,集成激光雷达可以被用于导航自动化设备,如自动引导车和机器人,并帮助它们避免撞击障碍物。


环境监测和地质学应用:激光雷达技术可用于测量森林覆盖率、监测环境变化、检测地震活动等。


智能家居:在智能家居中,集成激光雷达可以帮助智能扫地机器人准确地导航并规划清洁路径。


增强现实和虚拟现实:激光雷达可以帮助创建更为真实和准确的三维环境,从而改善用户体验。


“这些都是集成激光雷达的一些应用例子,其实潜在应用场景远不止这些,未来随着技术的进步和成本的降低,我们期待有更多领域可以利用集成激光雷达技术。”李秉钊表示。


关键词:激光雷达 芯片 声波    浏览量:964

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