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MEMS激光雷達
相控陣技術是MEMS實現(xiàn)激光雷達功能的另一個解決方案,其基本原理是,MEMS的微小移動產(chǎn)生光程差,多個具有不同相位的出射光束在遠場干涉形成光束偏轉(zhuǎn)。韓國Byung-WookYoo等人的研究小組對此方案進行研究,如圖6所示,在硅基上制備具有8×8高對比光柵的MEMS結(jié)構相控陣,優(yōu)化的性能表現(xiàn)為10V電壓即可產(chǎn)生1.7π的相移,具有0.5MHz的響應速度,采用透鏡系統(tǒng)擴大視場,測量得到遠場總視場角為9.14°×9.14°。
MEMS激光雷達
二維掃描的MEMS微振鏡是激光雷達的關鍵器件,主要可以通過電熱效應、靜電效應、電磁效應和壓電效應驅(qū)動。有研究小組通過對電熱雙壓電晶片驅(qū)動的微振鏡加熱,金屬鋁的形變大于介質(zhì)硅,從而形成微結(jié)構的振動。實驗可以施加電壓2.3V,獲得9°的偏轉(zhuǎn)角。但是電熱效應引起微振鏡偏轉(zhuǎn)通常響應速度較低,避障固態(tài)混合激光雷達,有實驗通過施加12mW的電功率,響應速度只有74Hz。電磁效應驅(qū)動的MEMS系統(tǒng)需要在內(nèi)部封裝可動磁性物質(zhì)或者可動線圈產(chǎn)生磁場,如圖3所示,通過施加磁場形成洛倫茲力使得線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn),從而驅(qū)動MEMS振鏡偏轉(zhuǎn),響應速度可以超過10kHz。壓電效應需要異質(zhì)材料的介入,壓電材料(PZT)具有、響應速度快等優(yōu)點。日本研究小組采用電鍍的方法在硅上沉積PZT薄膜,加工形成MEMS結(jié)構并進行光學掃描,避障固態(tài)混合激光雷達廠家,實驗獲得11.2kHz的響應速度,39°的視場角。靜電效應驅(qū)動MEMS具有尺寸小、可單片全集成的優(yōu)點,受到廣泛研究。通常,采用靜電效應驅(qū)動微反射鏡的方式需要在真空環(huán)境下,以獲得更高的驅(qū)動效率,10V電壓驅(qū)動可以實現(xiàn)大約10°的掃描角度。瑞典KTH的研究小組近期驗證了一種新方法,如圖4所示,避障固態(tài)混合激光雷達價格,通過MEMS改變光柵周期實現(xiàn)衍射光角度偏轉(zhuǎn),在20V電壓驅(qū)動下達到5.6°的掃描角度,功率消耗在微瓦量級。
激光雷達基本原理
激光雷達可以高精度、高準確度地獲取目標的距離、速度等信息或者實現(xiàn)目標成像。如圖1所示是激光雷達的發(fā)射和接收在同一系統(tǒng)中的工作原理。激光通過掃描器單元形成光束角度偏轉(zhuǎn),光束與目標作用形成反射/散射的回波。當接收端工作時,可產(chǎn)生原路返回的回波信號光子到達接收qi,接收端通過光電探測器形成信號接收,經(jīng)過信號處理得到目標的距離、速度等信息或?qū)崿F(xiàn)三維成像??梢?,光束掃描器和探測系統(tǒng)的實現(xiàn)方式便是研究重點,需求從機械式向小型化全固態(tài)方向發(fā)展。
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