近日,中国科学院微电子研究所(以下简称“微电子所”)在光子集成激光探测感知(LiDAR)技术领域取得了显著的研究成果。这些进展不仅提升了激光雷达的性能和可靠性,而且为未来的智能化、多维化、片上集成提供了新的解决方案和技术路线。
单光子激光雷达技术革新
单光子激光雷达(SPL)因其高灵敏度、易于阵列化等特性成为研究热点。然而,其光子级灵敏度容易受到噪声干扰,限制了实际应用。微电子所团队通过建立探测理论模型指导系统设计,并利用单光子雪崩光电二极管(SPAD)探测器响应物理随机的光混沌信号生成真随机序列,实现了高效且强鲁棒特性的混沌单光子探测。这一创新解决了传统脉冲累积单光子激光雷达与伪随机编码单光子激光雷达中存在的去模糊距离问题,大幅提高了系统的抗干扰和抗串扰能力。
FMCW激光测量技术突破
高频调制连续波(FMCW)激光测量技术以其测距测速一体、探测精度高、抗干扰能力强的特点而备受关注。微电子所团队从调频、发射、扫描、探测和处理等多个角度深入研究,提出了一系列关键技术解决方案。特别是针对光学相控阵(OPA)远场光斑发散、发射损耗大及扫描视场受限等问题,团队开发了一种新型氮化硅-硅双层叉指波导光栅天线阵列,并采用基于混沌序列的双重自适应遗传算法优化天线阵列,有效改善了非均匀OPA峰值旁瓣水平随扫描角度增大的问题。
片上集成与未来展望
上述研究成果不仅在理论上有所建树,在实际应用中也展现了巨大的潜力。微电子所的相关工作已被多个权威期刊收录发表,包括《Applied Optics》、《Optics Express》、《Optics and Laser Technology》以及国内知名学术期刊《光电工程》和《红外与激光工程》。其中,《单光子激光雷达技术发展现状与趋势》和《片上集成FMCW激光雷达研究进展》两篇文章更被选为封面论文,彰显了该研究的重要性和影响力。
此次技术突破不仅推动了光子集成激光探测感知技术的发展,还为未来激光探感技术的片上化、智能化、多维化、感算一体化开辟了新路径。随着研究的不断深入和技术的逐步成熟,可以预见的是,这项技术将在航空航天、智能驾驶等多个关键领域发挥更加重要的作用。
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