频率调节的连续波激光雷达 (LiDAR) 基于极化分裂的超表面扩展视野
Kelan Chen1, Jitao Ji1, Xueyun Li1
1National Laboratory of Solid State Microstructures, Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Manipulation, Jiangsu Key Laboratory of Artificial Functional Materials, College of Engineering and Applied Sciences, C ollaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University, Nanjing, 210093, China.
Nanophotonics (Berlin, Germany)
|September 2, 2025
概括
这项研究引入了一种新的频率调制连续波 (FMCW) 光检测和测距 (LiDAR) 系统,该系统使用超表面来加倍视野 (FOV),同时保持高精度的测距和自动驾驶的速度测量.
科学领域:
- 光学和光学
- 传感器技术
- 机器人和自主系统
背景情况:
- 频率调节连续波 (FMCW) 光检测和测距 (LiDAR) 提供高精度的测距和速度测量,这对于自动驾驶至关重要.
- 现有的LiDAR系统在扩大视野 (FOV) 时面临挑战,而不会影响光束质量,检测精度或信号噪声比.
- 在 LiDAR 中,复杂的数据处理算法可能会引入不准确性,从而限制在苛刻的场景中的性能.
研究的目的:
- 提出一个新的FMCW LiDAR架构,克服扩展FOV的局限性并保持测量准确性.
- 通过创新的光学组件和设计来增强激光雷达系统的扫描FOV.
- 为自主系统提供强大而精确的传感解决方案.
主要方法:
- 开发一种新的FMCW LiDAR架构,采用几何元面作为两极分离器.
- 将超表面与机械扫描镜集成,以实现扩展的光束方向.
- 对系统的距离和速度测量能力进行实验验证.
主要成果:
- 扫描FOV从64°×20°成功扩展到64°×40°
- 在距离测量中达到毫米级的精度.
- 在速度测量中获得了9mm/s的平均相对误差,证明了稳定和精确的性能.
结论:
- 拟议的FMCW LiDAR架构有效地扩大了扫描范围,同时保持了测量准确性.
- 极化光束分裂超表面与FMCW技术的创新组合为未来的LiDAR开发提供了有前途的途径.
- 这一进步解决了激光雷达技术的关键局限性,为复杂的自动驾驶和智能感知应用提高性能铺平了道路.
