您好,欢迎来到金属加工网 登录 | 免费注册 | 忘记密码
当前位置: 首页 > 技术中心 > 应用案例 > 美国大学研发低功耗光束控制平台 可制成如信用卡大小的激光雷达

美国大学研发低功耗光束控制平台 可制成如信用卡大小的激光雷达

http://www.b2b.hc360.com 中国金属加工网 信息来源:Author发布时间:2020年05月25日浏览:205

  虽然光束控制系统在成像、显示和光学捕获等领域已应用多年,但是都需要采用笨重的机械镜,而且对于振动过于敏感。紧凑型光学相控阵(OPA)是一种通过改变光束相位轮廓,以改变光束角度的新技术,在许多新兴领域都有广阔的应用前景,其中包括用于自动驾驶汽车的超小型固态激光雷达、尺寸更小以及重量更轻的AR/VR显示屏、用于处理离子量子位的大型离子捕获量子计算机、以及采用光和基因工程以研究大脑的新兴研究领域——光遗传学。

11.jpg

  (图片来源:哥伦比亚大学)

  发射距离长、高性能的OPA需要具备很大的光束发射区,密集地分布着数千个有源相控又耗电的光发射元件。截至目前,此种用于激光雷达的大规模相控阵都是不切实际的,因为目前使用的技术必须依赖难以维持的电力水平工作。

  据外媒报道,美国哥伦比亚大学工程系教授Michal Lipson领导的研究人员则研发了一种低功率的光束控制平台,而且是一种非机械、强大、可扩展的控制光束的方法,是首个为自动驾驶导航和虚拟现实应用,在近红外光谱内展示光学相控阵芯片技术的团队。此外,该团队与圣路易华盛顿大学(Washington University in St.Louis)Adam Kepecs团队合作,研发了一个植入式光学芯片,该芯片在蓝色波长内基于光学开关打造,用于精确光遗传学神经刺激。

  研究人员表示:“该项新技术使我们的芯片设备能够将光束指向任何想要的地方,为改变许多领域打开了大门,包括,让自动驾驶汽车上的激光雷达设备能够跟信用卡一样小,或能够控制微米光束的神经探针,在光遗传学研究中刺激神经元、或者用于系统中每个离子的一种光传递方法,以进行一般的量子操作和读出。”

  Lipson的团队设计了一个多通道的平台,该平台可以降低光学移相器的功耗,同时保持其运行速度,确保低宽带损耗,从而实现了可扩展的光学系统。研究人员可以让光信号通过相同的移相器进行多次循环,从而降低总功耗。研究人员展示了一个硅光子相控阵,包含512个有源控制移相器和光学天线,在宽广视场上控制2D光束时,只需要消耗极低的能量。

  相控阵设备最初是在较长电磁波波长下发展起来的,通过在每个天线上应用不同的相位,研究人员可通过在一个方向上设计相长干涉,在另一个方向上设计相消干涉,从而形成一个定向的光束。为了控制或改变光束的方向,研究人员还会延迟发射器中的光,或改变相对于另一个相位的相位。

  目前的OPA可见光应用受到桌面设备体积庞大的限制,此类设备像素宽度大、视野有限。此前的OPA研究都是在近红外波长内进行,在可见光波长进行类似研究时,就会面临制造和材料方面的挑战。

image.png

  (图片来源:哥伦比亚大学)

  三年前,Lipson团队通过优化氯化硅的制造配方,展示了一种低损耗的材料平台,并利用该平台制成了新型可见光波长光束控制系统,也是首个使用氯化硅平台,在蓝色波长下工作的芯片级相控阵。

  研究人员面临的主要挑战就是如何在蓝色波长范围内工作,因为蓝色是可见光光谱中波长最小的颜色,因此也会以更短、更小的波传播,比其他颜色更分散。为在蓝色波长范围内演示相控阵面临的另一个挑战是,为了得到更大的角度,该团队必须克服,将发射源放置在波长间隔一半或至少小于波长的地方(40纳米间距,比人类头发还小2500倍)。此外,为了使光学相控阵在实际应用中发挥作用,需要用到很多发射器,将其扩展用于大型系统也会非常困难。

  但是解决了蓝色波长的问题,该团队就可很容易解决让OPA在绿色和红色波长范围内工作,而此两类颜色的波长更长。目前,该团队正与其他团队合作,优化该平台的电力消耗,因为低功率对于轻型头戴式AR显示屏和光遗传学来说至关重要。


分享到:0

免责声明: 凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处。非本网作品 均来自互联网,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

【我要评论】 【全部评论(共0条)】

  • 还可输入(1000个字符)
  • *网友评论仅供其表达个人看法,并不表明中国金属加工网同意其观点或证实其描述
精华文章

牙科巨头Straumann 将推动陶瓷3D打印技术在生产中的应用

著名牙科企业 Straumann 集团是陶瓷增材制造技术的早期采用者,也是Xjet 公司[更多]

邬贺铨院士:消费互联网与工业互联网的差别在哪里?

   业界普遍认为,5G商用推动互联网发展进入下半场,即消费互联网深化和工[更多]

杭电教授使用易加三维金属3D打印机研究如何通过原位控制钛合金植入体表面微观结构促进其骨整合

杭州电子科技大学机械工程学院副教授M.S.H. Al-Furjan和龚友平教授,2019年在[更多]

SLS应用案例:一分钟解析《盈普如何助力大学生方程式大赛》

​此前已经报道过多个3D打印技术用于大学生方程式赛车的案例,其中比较有代表[更多]

国产数控机床和数控系统在航发制造领域应用示范

一、项目背景<br\/>以航空发动机制造企业为代表的高端装备制造企业对高档数控[更多]