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为什么产生“混合固态”的概念呢?
因为MEMS扫描镜是一种硅基半导体元器件,属于固态电子元件;但是MEMS扫描镜并不“安分”,内部集成了“可动”的微型镜面;由此可见MEMS扫描镜兼具“固态”和“运动”两种属性,故称为“混合固态”。可以说,MEMS扫描镜是传统机械式LiDAR的革新者,带领LiDAR小型化和
避障混合固态激光雷达能量产
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视频作者:北醒(北京)光子科技有限公司
为什么产生“混合固态”的概念呢?
因为MEMS扫描镜是一种硅基半导体元器件,属于固态电子元件;但是MEMS扫描镜并不“安分”,内部集成了“可动”的微型镜面;由此可见MEMS扫描镜兼具“固态”和“运动”两种属性,故称为“混合固态”。可以说,MEMS扫描镜是传统机械式LiDAR的革新者,带领LiDAR小型化和低成本化。其取消了机械式激光雷达的机械旋转结构,利用MEMS微振镜,将所有的机械部件集成到单个芯片,利用半导体工艺生产。基于MEMS的固态雷达,是通过微振镜的方式改变单个发射qi的发射角度进行扫描,由此形成一种面阵的扫描视野。目前基于MEMS方式的激光雷达,技术上更容易实现,且价格也比较低廉,有很多的厂家在研发,也因此被主机厂商一致看好。
混合固态激光雷达
利用激光雷达脉冲波的穿透,可以探索森林领域。通过分析脉冲波的回波波形数据,可以得到森林地形的三维结构,可以估算森林高度冠层结构等重要参数,估算森林生物量,可以找到地下墓冢建筑等,用于其他林业研究。考古研究提供基本数据。激光雷达定向强角分辨率高短工作波,可测量距离、速度、角度等参数,且空间无大气衰减和散射,激光光量为、重量小、能耗低,在太空部门也在发展。在过去的十年中,激光雷达已被广泛应用于航天器领域,如星际激光测量仪器航天器对接和着陆导航、飞机成像。
固态激光雷达
①扫描角有限,固态意味着激光雷达不能进行 360 度旋转,只能探测前方。因此要实现扫描,需在不同方向布置多个(至少前后两个)固态激光雷达。
②旁瓣问题,光栅衍射除了明纹外还会形成其他明纹,这一问题会让激光在大功率方向以外形成旁瓣,分散激光的能量。
③加工难度高,光学相控阵要求阵列单元尺寸必须不大于半个波长,一般目前激光雷达的工作波长均在 1 微米左右,故阵列单元的尺寸必须不大于 500nm。而且阵列密度越高,能量也越集中,这都提高了对加工精度的要求,需要一定的技术突破。
④接收面大、信噪比差:传统机械雷达只需要很小的接收窗口,但固态激光雷达却需要一整个接收面,因此会引入较多的环境光噪声,增加了扫描解析的难度。
液晶(LC)相控阵
McManamon等人研制出液晶材料的光学相控阵结构,液晶在全固态的激光雷达领域的应用得到了可行性的初步验证。如图13所示,通过外加电压改变液晶的取向,实现不同阵元的相位调节,可以获得远场光束的偏转效果。液晶的光学相控阵有驱动电压较小、易于阵列集成的优点,目前较大规模商用的空间光调制器(spatial light modulator,SLM)得到了产业界的检验,有望应用在激光雷达领域。目前,液晶光学相控阵的大扫描角度大约±10°,扫描速度在毫秒量级。研究者主要围绕