脈沖激光掃描激光雷達是自動駕駛和機器人移動的核心技術(shù)。在這里，定向光脈沖被反射物體反向散射，脈沖發(fā)射和檢測之間的經(jīng)過時間用于計算深度。這些對返回光脈沖的直接飛行時間(d-ToF)測量使復(fù)雜場景的三維成像成為可能。

目前，激光雷達技術(shù)要想在全球市場上實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用，需要進行大量的發(fā)展，包括以高角度分辨率增強觀測視場(FoV)、提高成像幀率、通過降低信噪比(SNR)擴大模糊范圍、降低制造成本和部件尺寸等。

法國的Patrice Genevet團隊提出了一種創(chuàng)新的解決方案，以解決激光雷達技術(shù)的一些局限性，并滿足汽車激光雷達的苛刻要求。他們的研究成果發(fā)表在《先進光子學》雜志上。

超快高FoV超表面激光雷達的架構(gòu)。

研究人員展示了超高速高視場脈沖超表面掃描激光雷達的實驗原型。它使用由聲光偏轉(zhuǎn)器(AOD)調(diào)制的激光二極管，并將其與超表面結(jié)合，在水平和垂直方向上將FoV提高到150°。此外，超表面的光學特性不斷變化，以擴大偏轉(zhuǎn)器的窄視場。最后，系統(tǒng)的檢測部分采用高靈敏度光電探測器，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)數(shù)字化。

脈沖掃描激光雷達，雖然工作在一個簡單的物理原理上，但通常遭受低信噪比和精度差的目標位于模糊范圍內(nèi)很遠，即最大可測量距離。此外，在d-ToF成像固有的模糊范圍和速度之間存在權(quán)衡。認識到這些問題，研究人員提出了一種新的成像技術(shù)，以軟化脈沖掃描激光雷達中上述權(quán)衡。

受碼分多址(CDMA)脈沖編碼方法(一種傳統(tǒng)上用于電信理論的多路復(fù)用照明技術(shù))的啟發(fā)，成像過程利用了AOD的高掃描速度，而不影響模糊范圍或結(jié)構(gòu)的簡單性。該技術(shù)可以在低信噪比環(huán)境下成像。

實驗結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的單脈沖激光雷達相比，分塊CDMA技術(shù)將激光雷達的模糊范圍擴展了35倍(以公里為單位)。它還提高了激光雷達圖像的信噪比，在嘈雜環(huán)境或更遠的距離中實現(xiàn)更好的性能。

研究人員強調(diào)，新的掃描激光雷達系統(tǒng)，利用超表面的能力，幾乎滿足了汽車激光雷達的要求，并有望實現(xiàn)新的應(yīng)用。它結(jié)構(gòu)緊湊，有可能縮小到芯片尺寸。這種小型化將為自動駕駛汽車和機器人行業(yè)開辟新的可能性和令人興奮的前景。

該研究為下一代高速激光雷達提供了堅實的框架，提供了對新功能的見解，并為更多新穎的尖端技術(shù)打開了大門。這一科學進步改善了自動駕駛和自適應(yīng)機器人的前景。

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