文中首先介紹了激光雷達(dá)的研究背景,并對三種激光雷達(dá)的解決方案優(yōu)劣進(jìn)行了對比;然后,對基于硅光相控陣列技術(shù)的激光雷達(dá)研究進(jìn)行總結(jié),對FMCW激光雷達(dá)的原理進(jìn)行論述;接著,對硅光相控陣列技術(shù)的研究成果進(jìn)行介紹,包括功分網(wǎng)絡(luò)、光相控陣列和天線陣列,并設(shè)計一維硅基相控陣芯片,測試結(jié)果表明該相控陣芯片可以實(shí)現(xiàn)掃描范圍±25°,波束寬度6.71°;最后,針對硅基波導(dǎo)飽和功率的限制,導(dǎo)致產(chǎn)品實(shí)用化難的問題,提出了氮化硅波導(dǎo)的解決方案。

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【部分圖文】：

圖1無人駕駛與有人駕駛工作模式的對比

在自動駕駛系統(tǒng)中，傳感器相當(dāng)于“眼睛”，是環(huán)境感知的關(guān)鍵器件，如圖1所示。傳感器包括超聲波傳感器，光學(xué)攝像頭傳感器，雷達(dá)傳感器。超聲波傳感器主要缺點(diǎn)是探測距離近，不適合高速運(yùn)動的設(shè)備。攝像頭傳感器在逆光和大光比的情況下其分辨能力會下降，且由于受灰塵和炫光影響，在可靠性上存在問題。....

圖2美國激光雷達(dá)芯片研究成果展示

國內(nèi)對硅基OPA的研究起步較晚，前期工作集中在科研院所。中科院西安光機(jī)所在OPA的研究方面起步較早，其通過仿真驗(yàn)證一些關(guān)鍵技術(shù)。浙江大學(xué)在硅基相控陣的研究上也取得了不錯的成果，其設(shè)計的二維相控陣真延時網(wǎng)絡(luò)不僅能有效降低器件的復(fù)雜度，還能滿足天線波束指向精度的要求[9]。上海交通大....

圖3硅基相控陣芯片的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

一般的激光雷達(dá)測量方法為脈沖制式，將一束脈沖光發(fā)射出去來探測該波束經(jīng)物體的反射光，通過測量來回的時間來計算芯片到目標(biāo)的距離。該方法的缺陷在于:首先，為了提高激光雷達(dá)的距離分辨率需要降低脈沖激光器的脈寬與周期之比，受目前半導(dǎo)體激光器脈寬限制，該指標(biāo)較難實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的提高;其次，時域上....

圖4線性調(diào)頻連續(xù)波制式中發(fā)射信號和接收信號的時頻特征

為了解決脈沖制式的缺陷，本相控陣芯片采用連續(xù)波調(diào)頻的技術(shù)方案。在平均功率相同情況下，脈沖持續(xù)時間越長，峰值功率也更低。將這種形式在時域上推廣到一種極致，以至于脈沖彼此頭尾相連，就得到了我們計劃采用的連續(xù)波。對該連續(xù)波其進(jìn)行線性調(diào)頻就得到了所需的連續(xù)波調(diào)頻制式(FMCW)，其時頻特....

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