片上集成FMCW激光雷达研究 国外现状2024

企业   2024-09-19 22:08   浙江  

 参考:片上集成FMCW激光雷达研究进展(封面文章·特邀),中科院微电子所-朱精果,主要总结的是基于OPA的片上FMCW激光雷达的研究成果。



2017年美国MIT WATTS MR团队首次在硅光平台实现基于OPA的FMCW测距。芯片整体如下图所示,芯片整体50通道,尺寸6mm×0.5mm,扫描视场46°×36°,发散角0.85°×0.18°,主瓣功率8mW,旁瓣抑制比8dB。测距2m,分辨率20mm。



2019年还是上面那个团队,实现512通道,扫描视场56°×15°,横向发散角为0.04°,带移相器的OPA可以实现10m左右的探测。功耗很小,小于1mW,另外移相时间小于30μs。


2019年还是上面这个团队和加州大学伯克利STOJANOVICV团队将OPA与CMOS电路三维集成,整个硅光芯片尺寸1850μm×900μm,纵向扫描18°,发散角0.15°×0.3°,用延迟光纤模拟了测试距离100m实现46dB的量化信噪容限,自由空间只测了50cm,距离分辨率3.3cm


2021年,南加州大学HASHEMI H团队,实现256通道OPA,扫描视场67°×5°,发散角0.32°×0.95°。同时展示了5m的距离探测实验。


2022年MIT WATTS MR团队成立的创业公司anolog photonics报道了8192个elements的OPA LIDAR,视场100°×17°,发散角0.01°×0.039°旁瓣抑制比10dB,收发口径8mm×5mm。OPA输出功率50mW,激光器调谐范围60nm,线宽50khz,调频带宽1.3Ghz,调频周期17.5μs输出点云154×20,实现了35m的测距,整个系统尺寸在几十cm量级

2023年,MIT WATTS MR团队又做了9216个elements的OPA,扫描视场50°×11°,演示了50m的相干测距,每秒出10000个点云。

总体来说,OPA的element的数量在近几年大幅度增加,视场扫描最大提高到了100°。但限制OPA激光雷达产业化的原因,目前感觉主要一是OPA这么多高精度光栅的加工,工艺复杂成本高。二是这么多移相器,功耗散热是一个问题;三是旁瓣抑制;FMCW又涉及到激光器的窄线宽,线性调频,相干探测等问题,都是影响产业化的因素。

摩尔芯光就用的OPA技术,最近与某头部工控设备整体解决方案商达成了批量供货;与某主流汽车集团建立了战略合作,正在就全球第一个基于FMCW激光雷达的超级AEB项目进行联合开发。

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