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【美國西雅圖華盛頓大學:研發(fā)掃描式激光雷達系統(tǒng),有望實現(xiàn)300米超遠距離探測】
日前,美國西雅圖華盛頓大學教授李墨和團隊發(fā)明了一種全新的掃描式激光雷達系統(tǒng),其采用了集成在芯片上的聲光散射的技術。 對于掃描式激光雷達來說,一個關鍵挑戰(zhàn)在于如何不使用機械裝置,高效可靠地將激光束從系統(tǒng)中發(fā)射出來,從而進入自由空間,這樣它就能像探照燈一樣快速準確地掃描遠處的物體。
而在這個新發(fā)明的系統(tǒng)中,課題組利用在光子芯片表面的聲波,通過聲光相互作用,將在片上光波導內(nèi)傳播的激光散射到自由空間當中,而且激光的散射角度由光子芯片上聲波的波長和頻率來控制。
這種新型激光雷達采用了集成在光子芯片中的激光束掃描系統(tǒng),沒有任何需要轉(zhuǎn)動的部件,屬于全固態(tài)激光雷達。
相比機械式激光雷達,全固態(tài)激光雷達不僅能提高性能和可靠性,也大大降低了生產(chǎn)成本和體積,極易于集成和制造,從而克服了傳統(tǒng)激光雷達體積大、成本高的局限性,使其具備更廣闊的市場應用前景。
相關論文的作者李秉釗表示:“雖然聲光散射效應已經(jīng)研究了很久,但是我們對這一現(xiàn)象的創(chuàng)新性應用被審稿人予以高度評價,被認為是這一領域里革命性的突破。我們發(fā)明的的頻率-角度分辨技術,解決了光學相控陣等其他固態(tài)激光雷達技術難以解決的角度矯正問題?!?/span>
他繼續(xù)說道,在光子芯片上操縱聲波和激光之間的相互作用就像指揮一場“音樂會”,聲波是“指揮棒”,而激光就是想展現(xiàn)的整個“樂章”。
通過調(diào)整聲波的頻率,可以將激光散射到任何想要的方向。最終,他們巧妙利用這一現(xiàn)象發(fā)明了這種新型激光雷達,它可以使自動駕駛車輛成為現(xiàn)實,在不遠的未來,就會改變我們?nèi)粘I睢?/span>
同時,此次研發(fā)的掃描系統(tǒng),因為不需要寬帶可調(diào)激光器或光梳光源,與其他依賴色散效應來控制散射角度的工作原理相比,被認為具有極大的技術優(yōu)勢。
而隨著這種新型激光雷達系統(tǒng)的進一步研發(fā)和優(yōu)化,其在自動駕駛、機器人、無人機等領域的應用將得到進一步推廣。
整體來看,集成激光雷達技術在多個領域有著廣泛的應用,具體包括:
自動駕駛汽車:自動駕駛汽車是激光雷達最引人關注的應用領域之一。激光雷達可以實時創(chuàng)建周圍環(huán)境的三維映像,這對于自動駕駛汽車的導航和避障至關重要。全固態(tài)集成激光雷達的小巧、輕便和成本效益使其更適合在自動駕駛汽車上使用。
無人機:無人機可以使用激光雷達技術進行地形測繪和導航,特別是在森林、農(nóng)田或建筑物周圍的環(huán)境中。
工業(yè)自動化:在工廠或倉庫中,集成激光雷達可以被用于導航自動化設備,如自動引導車和機器人,并幫助它們避免撞擊障礙物。
環(huán)境監(jiān)測和地質(zhì)學應用:激光雷達技術可用于測量森林覆蓋率、監(jiān)測環(huán)境變化、檢測地震活動等。
智能家居:在智能家居中,集成激光雷達可以幫助智能掃地機器人準確地導航并規(guī)劃清潔路徑。
增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實:激光雷達可以幫助創(chuàng)建更為真實和準確的三維環(huán)境,從而改善用戶體驗。
“這些都是集成激光雷達的一些應用例子,其實潛在應用場景遠不止這些,未來隨著技術的進步和成本的降低,我們期待有更多領域可以利用集成激光雷達技術?!崩畋摫硎?。
來源:傳感器專家網(wǎng)
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