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www.a55555.net彩票网:利用芯片控制光束转向,为研发更小、更便宜的激光雷达开辟了道路

时间:4个月前   阅读:32

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丹麦技术大学的研究人员开发了一种基于芯片的光束转向装置,以降低高性能激光雷达技术的尺寸和成本。该设备可以应用于自主潜水、自由空间光通信、3D全息、生物医学传感和虚拟现实。


研究小组组长胡浩说,目前激光雷达系统中的传统机械波束控制体积庞大、价格昂贵、对振动敏感,且速度有限。他说,尽管基于芯片的光学相控阵(OPA)可以快速、准确地非机械地引导光线,但这些设备往往存在光束质量差和视场有限的问题。

OPAs通过电子控制光的相位轮廓以形成特定图案来实现光束转向。大多数使用波导阵列发射多个光束。在远场施加干涉以形成图案。然而,由于波导通常彼此间隔很远,并且干涉发生在远场,因此引入了混叠。为了获得180º的视野,发射器必须靠近放置。然而,这种接近可能会引入串扰,从而降低光束质量。


研究人员没有使用多个发射器,而是使用平板光栅来创建单个发射器。消除了混叠,因为相邻通道可以彼此靠近放置。此外,相邻通道之间的耦合在平板光栅中并不有害,因为它可以在近场中实现干涉和波束形成。然后可以在远场中以期望的角度发射光。该团队还引入了其他光学技术,以减少背景和其他光学伪影,如旁瓣。

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丹麦技术大学高级研究员胡浩和博士生刘勇开发了一种基于芯片的OPA,该OPA可以在不影响光束质量的情况下实现宽视场的光束控制。该设备可以实现小型、经济高效的高性能激光雷达系统。

为了测试该设备,该团队构建了一个成像系统,以测量180º视场中沿水平方向的平均远场光功率。它证明了在这个方向上的无混叠光束转向,包括超过±70°的转向,尽管研究人员观察到一些光束退化。


然后,研究人员通过将波长从1480 nm调谐到1580 nm来表征垂直方向的光束转向,实现13.5°的调谐范围。最后,他们展示了OPA的多功能性,通过使用它来形成字母表中三个字母的2D图像,这些字母以−通过调谐波长和移相器来实现60°、0°和60°。他们以2.1°的光束宽度进行实验,研究人员目前正在努力减小该宽度,以实现更高分辨率和更长射程的光束转向。


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