FMCW雷射雷達:自動駕駛汽車的另一種新選擇

2021-02-15 ACT雷射聚匯

關於FMCW系統的另一個問題,是它們比飛行時間脈衝雷射雷達更高的成本和複雜性。「在許多方面,FMCW雷射雷達更加困難,對雷射光源的要求更加嚴格。」Smolka說。兩年半來,Insight LiDAR公司一直致力於FMCW雷射雷達的光子學集成,包括掃頻雷射器、片上放大器和探測器,對10%反射率的物體可以測距到至少200m。

該公司還在推動充滿快速移動的機器人車輛的環境所需的性能。「僅僅能看到200m處的東西是不夠的,」Smolka說,「你必須在其上放置足夠的像素來識別它是什麼,以及它是否是我必須擔心的東西。」為此,它們使用快軸上的固態掃描和慢軸上的機械掃描,以允許感興趣的遠場物體(如行人)的高解析度掃描。

光學相控陣是固態掃描的另一種方法,可用於集成光子學。它們在雷射穿過波導時對雷射進行相位調製,以整形和重定向從陣列輸出端出射的光束。使用集成矽光子學為FMCW雷射雷達製造光學相控陣的第一份報告,來自於2017年由Christopher Poulton領導的麻省理工學院的團隊。他們將光學相控陣添加到了帶有邊緣耦合器的晶片上平衡探測器,用於發射光和接收光,以創建無透鏡的晶片級FMCW雷射雷達。他們選擇1550nm雷射光源通過矽波導進行傳輸,並對頻率先上升後下降地線性啁啾其頻率。他們報告了在46°×36°的範圍內轉向光,但範圍僅限於2m,解析度很低。從那以後,其他人已經報告了更好的集成雷射雷達結果和更長的範圍。

美國SiLC Technologies公司執行長Mehdi Asghari在矽光子學領域具有20年的豐富經驗,他表示,光學相控陣是有吸引力的,因為它們幾乎沒有旁瓣,可以通過一組光學元件進行發送和接收。他說,使用窄線寬雷射器和低噪聲接收器,相控陣雷射雷達可以達到自動駕駛汽車所需的200~300m範圍。他補充說,將1550nm發射的磷化銦增益晶片和鍺器件添加到含有外腔的矽晶片中「擊敗了最昂貴的複雜雷射器」。

Mehdi Asghari介紹說SiLC公司設計最終可以提供人眼安全雷射雷達,距離可達500m。它們已使用4mW雷射達到100m的範圍,並認為它們可以達到50mW下的200m。雷射雷達中的單個雷射核心應該足以滿足大多數短距離車輛應用,並且可以增加更多核心。多核雷射雷達可以使用不同波長的雷射,來識別它們正在測量的東西。該公司計劃向雷射雷達製造商銷售傳感器和處理器,而不是生產自己的雷射雷達。

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