據(jù)麥姆斯咨詢報道，法國原子能委員會電子與信息技術(shù)實驗室（CEA-Leti）開發(fā)了一種用于校準高通道數(shù)光學(xué)相控陣（OPA）的遺傳算法，以降低激光雷達（LiDAR）傳感器的成本和尺寸。CEA-Leti表示，采用固態(tài)光束控制的OPA可以降低激光雷達系統(tǒng)的成本和尺寸。

OPA是一種新興的激光雷達掃描技術(shù)，由間距很近（約1 μm）的光學(xué)天線陣列構(gòu)成，在較寬的角度范圍內(nèi)發(fā)射相干光。然后可以通過調(diào)整每個天線發(fā)射光的相對相位來改變所產(chǎn)生的干涉圖紋。例如，如果天線之間的相位梯度是線性的，則將形成定向波束。通過改變線性梯度的斜率，就可以控制光束的方向，從而實現(xiàn)固態(tài)光束控制。

片上光學(xué)天線消除數(shù)據(jù)限制

CEA-Leti研究人員Sylvain Guerber說：“激光雷達的廣泛應(yīng)用取決于較低的系統(tǒng)成本和較小的外形尺寸。高性能OPA的開發(fā)，將為自動駕駛車輛、全息顯示、生物醫(yī)學(xué)成像和許多其他應(yīng)用的低成本激光雷達系統(tǒng)鋪平道路。”

在100 m的距離分辨一個10 cm的物體，需要至少1000個天線（每個天線間隔1 μm）組成電路的工作波長為1 μm的OPA。因此，研制高通道數(shù)的OPA對于商業(yè)化基于OPA的激光雷達系統(tǒng)非常重要。

與當前激光雷達中使用的笨重、高功耗且昂貴的機械式光束控制系統(tǒng)相比，使用OPA可以提高掃描速度、功率效率以及分辨率?；贠PA的激光雷達系統(tǒng)的另一個特點是它們沒有運動部件，通過對天線進行相位調(diào)諧可以實現(xiàn)固態(tài)波束控制，因此大大降低了激光雷達系統(tǒng)的尺寸和成本。

研究人員還開發(fā)了一種先進的測試裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)晶圓級OPA表征，從而進一步降低傳感器的成本。

Guerber說，利用成熟的硅光子學(xué)平臺優(yōu)勢，可以生產(chǎn)出具有固態(tài)光束控制的集成芯片級OPA。然而，這僅僅是實現(xiàn)全功能OPA的第一步，因為波束掃描還需要進行預(yù)先校準。

大量的光學(xué)天線意味著校準過程需要花費大量的時間，不利于一項技術(shù)的大規(guī)模部署。為此，CEA-Leti開發(fā)了一種遺傳算法來對高通道數(shù)OPA進行快速、可靠的校準。與以前使用的算法相比，這種算法使校準速度提高了1000倍。

不過，Guerber表示，OPA的真正應(yīng)用可能還需要幾年的時間。

Guerber 解釋稱：“目前仍存在很多挑戰(zhàn)，特別是在系統(tǒng)層面。激光雷達由許多元件組成，包括激光器、驅(qū)動器、OPA光束轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、探測器和數(shù)據(jù)處理等。所有這些都必須協(xié)同工作，OPA只是系統(tǒng)的一部分。”

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