于是 , MEMS(微机电系统)激光雷达出现了 , 这种激光雷达里边的镜子很小很轻 , 移动起来也更加灵活 。 还能直接把镜子集成在芯片上 , 这样一来激光雷达的结构就简单了许多 , 制造成本也有所降低 。
Mems激光雷达中的镜子 , 它的宽度只有1.5毫米(图源:参考文献1)
不仅如此 , 有的工程师脑洞开得更大:能不能不要镜子 , 直接控制激光出射的方向 , 制造一台没有任何活动部件的纯固态激光雷达?
于是光学相控阵技术应运而生 。 激光是电磁波 , 具有波的性质 , 会产生干涉现象 。 这就好比两束激光相遇 , 产生类似两列水波交叠在一起的现象 , 有的方向仍然有水波 , 而有的地方水面则很平静 。
两列水波相遇发生的干涉现象(图源:youtube)
光学相控阵技术产生不同方向的电磁波(图源:Wikipedia)
借助干涉原理 , 只要合理的控制多束激光阵列的发射时间等参数 , 就能够让多束激光合成的光束向着特定的位置行进 。
相控阵激光雷达的核心元件激光相控阵列(其实就是排布在一起的小型激光器阵列)可利用半导体技术大规模制造 , 这就分摊了研发制造成本 。
集成在电路板上的纯固态激光雷达(图源:Quanergy.inc)
在科研人员的不断努力下 , 目前 , 固态激光雷达的价格已经下探到了几千元 , 越来越多的激光雷达出现在实用化场景中 , 在自动驾驶、测绘、考古等领域都发挥了重要作用 。 我们期待 , 未来激光雷达的运用范围会更加广泛 。
参考文献及网址:
[1
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[2
AmzajerdianFPierrottetDFPetwayLBetal.Lidarsystemsforprecisionnavigationandsafelandingonplanetarybodies[C
//InternationalSymposiumonPhotoelectronicDetectionandImaging2011:LaserSensingandImaging;andBiologicalandMedicalApplicationsofPhotonicsSensingandImaging.InternationalSocietyforOpticsandPhotonics2011.
【如何测量月地的距离?或许你需要一把“激光测距”尺】[3
GoyerGGWatsonR.TheLaserandItsApplicationtoMeteorology[J
.BulletinoftheAmericanMeteorologicalSociety196344(9):564-570.
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