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
2022-11-26 21:28:20 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
美国德克萨斯大学阿灵顿分校正在领导研发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，可用于自动驾驶汽车3D传感。
集成于VCSEL阵列上的快速二维光束操纵器件
据麦姆斯咨询报道，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）。
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。
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