一種用于校準(zhǔn)高通道數(shù)光學(xué)相控陣（OPA）的遺傳算法

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，法國(guó)原子能委員會(huì)電子與信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（CEA-Leti）開(kāi)發(fā)了一種用于校準(zhǔn)高通道數(shù)光學(xué)相控陣（OPA）的遺傳算法，以降低激光雷達(dá)（LiDAR）傳感器的成本和尺寸。CEA-Leti表示，采用固態(tài)光束控制的OPA可以降低激光雷達(dá)系統(tǒng)的成本和尺寸。

OPA是一種新興的激光雷達(dá)掃描技術(shù)，由間距很近（約1 μm）的光學(xué)天線陣列構(gòu)成，在較寬的角度范圍內(nèi)發(fā)射相干光。然后可以通過(guò)調(diào)整每個(gè)天線發(fā)射光的相對(duì)相位來(lái)改變所產(chǎn)生的干涉圖紋。例如，如果天線之間的相位梯度是線性的，則將形成定向波束。通過(guò)改變線性梯度的斜率，就可以控制光束的方向，從而實(shí)現(xiàn)固態(tài)光束控制。

片上光學(xué)天線消除數(shù)據(jù)限制

CEA-Leti研究人員Sylvain Guerber說(shuō)：“激光雷達(dá)的廣泛應(yīng)用取決于較低的系統(tǒng)成本和較小的外形尺寸。高性能OPA的開(kāi)發(fā)，將為自動(dòng)駕駛車(chē)輛、全息顯示、生物醫(yī)學(xué)成像和許多其他應(yīng)用的低成本激光雷達(dá)系統(tǒng)鋪平道路?！?br />
在100 m的距離分辨一個(gè)10 cm的物體，需要至少1000個(gè)天線（每個(gè)天線間隔1 μm）組成電路的工作波長(zhǎng)為1 μm的OPA。因此，研制高通道數(shù)的OPA對(duì)于商業(yè)化基于OPA的激光雷達(dá)系統(tǒng)非常重要。

與當(dāng)前激光雷達(dá)中使用的笨重、高功耗且昂貴的機(jī)械式光束控制系統(tǒng)相比，使用OPA可以提高掃描速度、功率效率以及分辨率?；贠PA的激光雷達(dá)系統(tǒng)的另一個(gè)特點(diǎn)是它們沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，通過(guò)對(duì)天線進(jìn)行相位調(diào)諧可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)波束控制，因此大大降低了激光雷達(dá)系統(tǒng)的尺寸和成本。

研究人員還開(kāi)發(fā)了一種先進(jìn)的測(cè)試裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)晶圓級(jí)OPA表征，從而進(jìn)一步降低傳感器的成本。

Guerber說(shuō)，利用成熟的硅光子學(xué)平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，可以生產(chǎn)出具有固態(tài)光束控制的集成芯片級(jí)OPA。然而，這僅僅是實(shí)現(xiàn)全功能OPA的第一步，因?yàn)椴ㄊ鴴呙柽€需要進(jìn)行預(yù)先校準(zhǔn)。

大量的光學(xué)天線意味著校準(zhǔn)過(guò)程需要花費(fèi)大量的時(shí)間，不利于一項(xiàng)技術(shù)的大規(guī)模部署。為此，CEA-Leti開(kāi)發(fā)了一種遺傳算法來(lái)對(duì)高通道數(shù)OPA進(jìn)行快速、可靠的校準(zhǔn)。與以前使用的算法相比，這種算法使校準(zhǔn)速度提高了1000倍。

不過(guò)，Guerber表示，OPA的真正應(yīng)用可能還需要幾年的時(shí)間。

Guerber 解釋稱：“目前仍存在很多挑戰(zhàn)，特別是在系統(tǒng)層面。激光雷達(dá)由許多元件組成，包括激光器、驅(qū)動(dòng)器、OPA光束轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、探測(cè)器和數(shù)據(jù)處理等。所有這些都必須協(xié)同工作，OPA只是系統(tǒng)的一部分。”

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