CEA-Leti предполагает широкое использование LiDAR-систем на основе интегрированных оптических фазированных решеток (OPA)

© metamorworks – Fotolia.com
OPA с твердотельным управлением лучом могут снизить стоимость и размер LiDAR-систем и повысить производительность; Результаты, представленные на Photonics West 2021

ГРЕНОБЛЬ, Франция – 8 марта 2021 г. – Сделав решающий шаг к разработке систем LiDAR для широкого коммерческого применения, CEA-Leti разработала генетические алгоритмы для калибровки оптических фазированных решеток (OPA) с большим количеством каналов, а также усовершенствованную измерительную установку. возможность характеризации OPA в масштабе пластины.

OPA – это новая технология, состоящая из массивов близко расположенных (около 1 мкм) оптических антенн, которые излучают когерентный свет в широком диапазоне углов. Затем полученную интерференционную картину можно изменить, регулируя относительную фазу света, излучаемого каждой антенной. Например, если градиент фазы между антеннами является линейным, будет сформирован направленный луч. Изменяя наклон линейного градиента, можно управлять направлением луча, что обеспечивает твердотельное управление лучом.

Это может улучшить производительность по скорости сканирования, энергоэффективности и разрешающей способности по сравнению с тяжелыми, энергоемкими и дорогими механическими системами управления лучом, используемыми в современных LiDAR. Дополнительной особенностью LiDAR-систем на основе OPA является то, что они не имеют движущихся частей, поскольку твердотельное управление лучом достигается только за счет фазовой настройки антенн, что значительно снижает размер и стоимость этих систем.

CEA-Leti сообщила о результатах калибровки и характеризации на цифровом форуме Photonics West 2021 в статье под названием «Разработка, калибровка и определение характеристик оптических фазированных решеток на основе кремниевой фотоники».

«Разработка высокопроизводительного OPA проложит путь к недорогим системам LiDAR для автономных транспортных средств, голографических дисплеев, биомедицинской визуализации и многих других приложений», – сказал Сильвен Гербер, ведущий автор статьи. Но широкое распространение LiDAR будет зависеть от этого. более низкая стоимость системы и меньшие форм-факторы.

LiDAR, что означает обнаружение света и дальность, стал ключевой технологией для будущих систем зондирования и зрения. В дополнение к автомобильному и медицинскому использованию они могут обеспечить автономную мобильность для дронов и роботов, а также промышленную автоматизацию. Коммерческие системы LiDAR должны соответствовать строгим требованиям, особенно для автомобильных приложений. В частности, для точного разрешения сцены необходим луч большой мощности и малой расходимости. Например, для разрешения объекта размером 10 см на расстоянии 100 м требуется OPA, работающий на длине волны 1 мкм со схемой, состоящей как минимум из 1000 антенн, каждая из которых расположена на расстоянии 1 мкм друг от друга. Следовательно, разработка OPA с большим количеством каналов необходима для коммерческой системы LiDAR на основе OPA.

© CEA-Leti – Вид микроскопа на оптическую фазированную решетку на основе кремниевой фотоники. Профиль эмиссии в дальней зоне OPA для калибровки при 0 °. »”

По словам Гербера, можно создать интегрированный OPA в масштабе микросхемы с твердотельным управлением лучом, используя преимущества зрелой платформы кремниевой фотоники. Однако это только первый шаг к полностью функциональному OPA, поскольку сканирование луча требует предварительной калибровки. Из-за большого количества требуемых оптических антенн этот процесс калибровки может занять много времени, что несовместимо с массовым развертыванием технологии. Таким образом, команда CEA-Leti разработала то, что может стать первой установкой для определения характеристик OPA в масштабе пластины, что является важным шагом на пути к индустриализации LiDAR на основе OPA. Кроме того, были разработаны генетические алгоритмы, основанные на теории эволюции Дарвина, для быстрой и надежной калибровки OPA с большим количеством каналов. Они позволяют проводить калибровку до 1000 раз быстрее, чем использовавшиеся ранее алгоритмы.

Гербер отметил, что широкое коммерческое внедрение технологии LiDAR в автомобильной промышленности и на других рынках ожидается через несколько лет. OPA – важный шаг, над которым CEA-Leti продолжит работу.

По-прежнему существует множество проблем, особенно на системном уровне, – пояснил он. – LiDAR состоит из множества элементов: лазера, электронного драйвера, системы рулевого управления OPA, детектора и возможности обработки данных. Все они должны работать вместе; OPA – это только часть системы.

Эта работа частично финансировалась французским ANR через финансирование Карно, европейским проектом ECSEL Vizta и французской национальной программой Program d’investissement d’avenir, IRT Nanoelec, n ° ANR-10-AIRT-05.

О CEA-Leti (Франция)

CEA-Leti, научно-исследовательский институт технологий CEA, является мировым лидером в области технологий миниатюризации, предлагая интеллектуальные, энергоэффективные и безопасные решения для промышленности. Компания CEA-Leti, основанная в 1967 году, является пионером в области микро- и нанотехнологий, создавая уникальные прикладные решения для глобальных компаний, малых и средних предприятий и стартапов. CEA-Leti решает важнейшие задачи в области здравоохранения, энергетики и цифровой миграции. От датчиков до решений для обработки данных и вычислений – многопрофильные группы CEA-Leti обладают солидным опытом, используя доиндустриальные объекты мирового класса. Институт с более чем 1900 сотрудниками, портфелем из 3100 патентов, 12000 кв. Метров чистых помещений и четкой политикой в ​​области интеллектуальной собственности находится в Гренобле, Франция, и имеет офисы в Кремниевой долине и Токио. CEA-Leti запустила 69 стартапов и является членом сети Carnot Institutes. Следуйте за нами на www.leti-cea.com и @CEA_Leti.

Технологическая экспертиза

CEA играет ключевую роль в передаче научных знаний и инноваций от исследований в промышленность. Эти высокоуровневые технологические исследования проводятся, в частности, в электронных и интегрированных системах, от микромасштаба до наномасштаба. Он имеет широкий спектр промышленных применений в сферах транспорта, здравоохранения, безопасности и телекоммуникаций, что способствует созданию высококачественной и конкурентоспособной продукции.

Источник: CEA-Leti