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将激光雷达中的机械和电子组件缩小到单个硅芯片

2020年05月09日 14:30 次阅读

(文章来源:EEWORLD)

斯坦福大学团队正在致力于将车顶激光雷达中的机械和电子组件缩小到单个硅芯片。

工程师一直致力于自动驾驶汽车的研究已有多年的历史,但是要使它们变得足够便宜,仍是一个很大的障碍:他们需要一种降低激光雷达成本的方法,激光雷达技术可以使让车辆实现感知和定位。通过将光波从这些潜在障碍物上反弹来避免行人和其他危险。

如今的激光雷达使用复杂的机械零件来发送手电筒大小的红外激光,就像警车顶上的老式泡泡糖灯一样旋转,费用为8,000美元至30,000美元。但是现在,由电气工程师叶琳娜(Jelena Vuckovic)领导的团队正在致力于将车顶激光雷达中的机械和电子组件缩小到单个硅芯片,她认为该芯片可以批量生产,价格低至数百美元。

该项目源于Vuckovic实验室多年的研究,希望找到一种实用的方法来实现,就像阳光透过玻璃一样,硅对激光雷达使用的红外激光透明特性来进行光检测和测距。在《自然光子学》(Nature Photonics)上发表的一项研究中,研究人员描述了他们如何利用硅的红外透明性来控制,聚焦和利用构成光束的古怪粒子-光子的能量,从而构造硅光子系统。

将激光雷达中的机械和电子组件缩小到单个硅芯片

团队使用了Vuckovic实验室在过去十年中率先开发的称为逆向设计的过程。逆向设计依赖于强大的算法,该算法为执行特定功能的实际光子电路起草蓝图-在这种情况下,将激光束发射到汽车前方以定位道路上的物体并将反射光路由回检测器。根据向前发射光脉冲与光束反射回检测器之间的延迟,激光雷达测量汽车与物体之间的距离。

Vuckovic的团队花了两年的时间为他们在斯坦福大学纳米制造工厂建造的激光雷达单芯片原型创建电路布局。博士后学者Ki Ki Youl Yang和博士生Jinhie Skarda在此过程中发挥了关键作用,纽约市大学物理学家AndreaAlù和CUNY博士后学者Michele Cotrufo都提供了重要的理论见解。

在芯片上构建这种测距机制只是迈向制造廉价激光雷达的第一步。研究人员正在研究下一个里程碑,以确保激光束可以绕一圈扫描而不需使用昂贵的机械零件。瓦科维奇(Vuckovic)估计,她的实验室距离建造可用于路测的原型大约还有三年的时间。

Vuckovic说:“我们正朝着建立低成本的芯片上激光雷达的方向发展,以帮助建立自动驾驶汽车的大众市场。”
      (责任编辑:fqj)

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