大規模なマイクロ電気機械系ベースのシリコンフォトニクスLiDAR
Xiaosheng Zhang1, Kyungmok Kwon1, Johannes Henriksson1
1Department of Electrical Engineering and Computer Sciences, University of California, Berkeley, Berkeley, CA, USA.
Nature
|March 10, 2022
まとめ
この研究では,高解像度3Dイメージングのための焦点平面スイッチ配列 (FPSA) を使用した16,384ピクセルの固体LiDARを導入します. 自律走行システムや 移動機器のための コンパクトで高性能なセンサーが 期待されています
科学分野:
- フォトニクスとセンサー技術
- 機械知覚とロボット工学
背景:
- 三次元 (3D) 画像センサは機械の知覚に不可欠ですが,現在の光検出および距離測定 (LiDAR) デバイスはしばしば機械スキャナーによって制限されます.
- 既存の焦点平面配列ベースの3Dセンサーは,固体状態の利点を提供しているが,通常は512ピクセル以下である.
研究 の 目的:
- 幅広い視野と正確なアドレッシング機能を持つ高解像度,固体LiDARセンサを開発する.
- 高度な3Dイメージングのための焦点平面スイッチ配列 (FPSA) を統合した単体シリコン光子チップの実現可能性を実証する.
主な方法:
- シリコンフォトニックチップに格子アンテナとMEMSで動作する光学スイッチを統合した128×128要素の焦点平面スイッチ配列 (FPSA) の開発.
- 3Dイメージングのためのワイヤボンド 128x96 サバレイの実験テスト.
- 周波数調節連続波 (FMCW) を使って,距離を測定する.
主要な成果:
- 70°x70°の視野と0.6°x0.6°のアドレッシング解像度で16,384ピクセルのLiDARを達成しました.
- 0.050°x0.049°の狭いビームディバージェンスを示し,MHz以下のランダムアクセスビームアドレスを示した.
- 3Dイメージングで1.7cmの距離解像度を達成しました.
結論:
- 開発されたFPSA技術は,優れた性能メトリックを持つ高解像度,固体LiDARを可能にします.
- シリコンフォトニックチップの単体統合とCMOS鋳造工場による大量生産の可能性は,至るところに存在する3Dセンシングの道を開きます.
- この技術は 自動運転車やドローン ロボット スマートフォンに 大きく影響を与えるでしょう
