美英联合团队利用硅光平台开发芯片级激光雷达，提升远距离测量精度
2021-02-27 11:05:52 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
据麦姆斯咨询报道，美国加州旧金山Pointcloud公司和英国南安普顿大学光电研究中心（ORC）的联合研究团队在一颗微芯片中集成了硅光子元器件和CMOS电子电路，从而开发了一种新型集成激光雷达系统。
激光雷达（LiDAR）精确的3D成像对于机械设备的环境感知以及与物理世界的交互至关重要，但是，目前该技术的尺寸和成本等问题限制了其商业应用。
据麦姆斯咨询报道，美国加州旧金山Pointcloud公司和英国南安普顿大学光电研究中心（ORC）的联合研究团队在一颗微芯片中集成了硅光子元器件和CMOS电子电路，从而开发了一种新型集成激光雷达系统。
17米处的篮球（左图）和40米处的转椅（右图），均采用32像素 x 16像素的激光雷达传感器获取点云
他们开发了一款低成本的激光雷达原型，为大规模生产经济、紧凑且高性能的3D成像设备铺平了道路，可以应用于机器人、自主导航、建筑测绘以及医疗保健等领域。
远距离测量精度高于其它芯片级激光雷达一个数量级
ORC硅光子学教授Graham Reed说：“激光雷达一直备受关注，但一直到现在还没有发挥出应有的潜力。因为，尽管专家们已经认识到更高的集成度可以降低成本，但同时却无法达到所需要的性能。我们的研究改变了这一现状。与迄今为止其它基于芯片的激光雷达系统以及大部分机械式激光雷达相比，我们开发的硅光激光雷达系统提供了更高的距离精度，证明了备受追捧的芯片级激光雷达集成系统是可行的。”
Pointcloud首席执行官Remus Nicolaescu补充道：“高性能和低成本制造的结合，将加速自动驾驶和增强现实（AR）领域的现有应用，并开辟新的应用方向，例如，需要高深度精度的工业和消费数字映射应用，以及需要高速度精度的行为和生命体征监测，以实现远程医疗。”
接收器FPA设计
发表在Nature上的原型测试表明，它在距离75米处，具有3.1毫米的测量精度。相比现有的固态激光雷达系统，在这种距离的测量精度提高了一个数量级。
以前的集成系统所面临的问题之一，是难以提供密集像素阵列，这将它们限制在了不到20像素。而ORC和Pointcloud合作开发的这个新系统，首次实现了包含512像素的大规模2D相干探测器阵列。
发射器（TX）和接收器（RX）同步和读出架构
未来，通过利用最先进的工艺和元件缩小像素尺寸，可以为消费类摄像头传感器尺寸的探测器阵列提供超过2000万像素的分辨率。这一研究成果为低成本、紧凑且高性能的3D成像摄像头的开发和普及铺平了道路，可应用于机器人、自主导航、增强现实以及医疗保健等领域。
目前，该研究小组正致力于进一步研究扩展像素阵列和波束控制技术，使系统更贴近实际应用，并进一步提高性能。
延伸阅读：