Технологии могут извлечь выгоду из приложений лидара от автономного вождения до виртуальной реальности — ScienceDaily

«Оптическое управление лучом является основной технологией для лидарных систем, но обычные механические системы управления лучом громоздки, дороги, чувствительны к вибрации и имеют ограниченную скорость», — сказал ведущий исследователь Хау Ху из Технического университета Дании. «Хотя устройства, известные как оптические фазовые решетки (OPA) на основе чипов, могут быстро и точно направлять свет немеханическим способом, до сих пор эти устройства имеют низкое качество луча и поле зрения менее 100 градусов».

в оптикаOptica Publishing Group, журнал высокоэффективных исследований, Ху и соавтор Юн Лю описывают новый OPA на основе чипа, который решает многие проблемы, с которыми сталкивается OPA. Они показывают, что устройство может устранить ключевой оптический инструмент, известный как наложение спектров, и обеспечить маршрутизацию луча в большом поле зрения, сохраняя при этом высокое качество луча, что может значительно улучшить лидарные системы.

«Мы считаем, что наши результаты являются новаторскими в области управления оптическим лучом», — сказал Ху. «Эта разработка закладывает основу для недорогого компактного лидара на основе OPA, который позволит широко использовать лидар для различных приложений, таких как передовые системы помощи водителю высокого уровня, которые могут помочь в вождении и парковке и повысить безопасность. «

Новый дизайн ОРА

OPA направляет луч путем электронного управления фазовым профилем света для формирования определенных световых паттернов. В большинстве OPA используется набор волноводов для излучения множества лучей света, а затем интерференция применяется в дальнем поле (вдали от излучателя) для формирования модели. Однако тот факт, что эти волноводные излучатели обычно находятся далеко друг от друга и генерируют несколько лучей в дальней зоне, создает оптический артефакт, известный как наложение спектров. Чтобы избежать ошибки алиасинга и получить поле зрения 180°, излучатели должны располагаться близко друг к другу, но это вызывает сильные помехи между соседними излучателями и снижает качество луча. Таким образом, до сих пор существовал компромисс между полем зрения OPA и качеством луча.

Чтобы преодолеть этот компромисс, исследователи разработали новый тип OPA, который заменяет несколько излучателей обычного OPA плоской решеткой для создания одного излучателя. Этот параметр устраняет ошибку псевдонимов, поскольку соседние каналы в решетке платы могут располагаться слишком близко друг к другу. Связь по соседнему каналу не является вредной для пластинчатой ​​решетки, поскольку она допускает интерференцию и формирование луча в ближней зоне (около одиночного излучателя). Затем свет может излучаться в дальнее поле под желаемым углом. Исследователи также применили дополнительные оптические методы для уменьшения фонового шума и уменьшения других визуальных эффектов, таких как боковые лепестки.

Высокое качество и широкое поле зрения

Чтобы протестировать свое новое устройство, исследователи построили специальную систему визуализации для измерения средней оптической мощности в дальней зоне по горизонтали в поле зрения 180 градусов. Они продемонстрировали радиальное управление в этом направлении без наложения спектров, включая управление за пределами ±70°, хотя наблюдалось некоторое ухудшение луча.

Затем они охарактеризовали ориентацию луча в вертикальном направлении, регулируя длину волны от 1480 нм до 1580 нм, достигая диапазона настройки 13,5 градусов. Наконец, они продемонстрировали универсальность OPA, используя его для создания 2D-изображений букв «D», «T» и «U» с центрами под углами −60°, 0° и 60° путем настройки преобразователей длины волны и фазы. Эксперименты проводились с шириной луча 2,1 градуса, и сейчас исследователи работают над ее уменьшением, чтобы добиться наведения луча с большей точностью и большей дальностью.

«Новый OPA на основе чипа демонстрирует беспрецедентную производительность и преодолевает давние проблемы OPA, обеспечивая одновременное двумерное наведение луча без наложения спектров по всему полю зрения 180 градусов и высокое качество луча с низким уровнем боковых лепестков». — сказал Ху.

Эта работа финансировалась VILLUM FONDEN и Innovationsfonden Дания.

Источник истории:

Материалы Представление о оптика. Примечание. Контент может быть изменен в зависимости от стиля и длины.