光學相控陣LiDAR介紹
全固態(tài)LiDAR內(nèi)部沒有任何宏觀或微觀上的運動部件,耐久性和可靠性的優(yōu)勢不言而喻,且順應了自動駕駛對LiDAR固態(tài)化、小型化和低成本化的趨勢,因此成為車用激光雷達的趨勢。
掃描精度或指向精度高:光學相控陣的掃描精度取決于控制電信號的精度(一般為電壓信號),可以做到μrad(千分之一度)量級以上。 可控性好:光學相控陣的光束指向完全由電信號控制,在允許的角度范圍內(nèi)可以做到任意指向,可以在感興趣的目標區(qū)域進行高密度的掃描,在其他區(qū)域進行稀疏掃描,這對于自動駕駛環(huán)境感知非常有用。 但光學相控陣掃描技術也有它的缺點: 易形成旁瓣,影響光束作用距離和角分辨率:光束經(jīng)過光學相控陣器件后的光束合成實際是光波的相互干涉形成的,干涉效果易形成如下圖所示的旁瓣,使得激光能量被分散。 加工難度高,制造工藝難度較大。光學相控陣要求陣列單元尺寸必須不大于半個波長,一般目前激光雷達的工作波長均在1微米左右,這就意味著陣列單元的尺寸必須不大于500納米。而且陣列數(shù)越多,陣列單元的尺寸越小,能量約往主瓣集中,這就對加工精度要求更高。 此外,材料的研究和選擇也是非常關鍵的因素,到目前為止,鈮酸鋰晶體、PLZT壓電陶瓷、液晶和AlGaAs基波導光學相控已得到開發(fā)。未來,器件方面,進一步減小相控陣單元尺寸,提高衍射效率,減小器件尺寸;更為根本的材料研究方面,開發(fā)工作在中波紅外、長波紅外、紫外波段的液晶材料,以及繼續(xù)尋求具有大雙折射、響應速度快、熱穩(wěn)定性高、耐強激光的高性能電光材料,同時發(fā)展對中長波和紫外波段具有較好透過率的電光材料,以擴展光學相控陣器件的應用領域。 |
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