研究人員為自動(dòng)駕駛汽車(chē)設(shè)計(jì)了新穎的超快激光束轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

普渡大學(xué)和斯坦福大學(xué)的研究人員相信他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新型激光光傳感技術(shù)，該技術(shù)比現(xiàn)有的激光傳感技術(shù)更具穩(wěn)定性和更便宜，具有廣泛的用途，包括引導(dǎo)全自動(dòng)車(chē)輛的方法。

研究人員表示，他們的創(chuàng)新速度比使用相控天線陣技術(shù)的傳統(tǒng)尖端激光束控制裝置快幾個(gè)數(shù)量級(jí)。由Purdue和Stanford測(cè)試和使用的激光束轉(zhuǎn)向基于硅基表面和由例如具有頻率梳光譜的鎖模激光器產(chǎn)生的短光脈沖之間的光物質(zhì)相互作用。與微秒電流技術(shù)相比，這種光束控制裝置可以以納秒或皮秒掃描大視角。

斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程博士后研究員Amr Shaltout表示，“這項(xiàng)技術(shù)遠(yuǎn)沒(méi)有現(xiàn)有技術(shù)那么復(fù)雜，耗電少。”

“該技術(shù)融合了納米光子超曲面和超快光學(xué)兩個(gè)不同領(lǐng)域。”

激光束轉(zhuǎn)向是一項(xiàng)至關(guān)重要的技術(shù)，可用于各種領(lǐng)域，包括導(dǎo)航，太空飛行，雷達(dá)應(yīng)用，成像，標(biāo)簽掃描儀，機(jī)器人，考古學(xué)，測(cè)繪和大氣物理。更快的激光掃描與更高的幀速率以及改善的成像分辨率直接相關(guān)。

Shaltout在獲得博士學(xué)位的同時(shí)提出了這個(gè)概念。來(lái)自普渡大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程學(xué)院的Vladimir Shalaev研究小組，并在與馬克斯·布朗格斯馬研究小組合作時(shí)在斯坦福大學(xué)進(jìn)行了劃定。

“Amr提出的想法是如此強(qiáng)大，我們真的很驚訝，以前沒(méi)有人這樣做過(guò)，因?yàn)樗热藗兪褂玫侥壳盀橹沟墓ぷ鞲雍?jiǎn)單，高效，容易得多，”Shalaev，Bob和Anne Burnett說(shuō)道。普渡大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程系杰出教授。這是普渡大學(xué)和斯坦福大學(xué)之間富有成效的合作的一個(gè)很好的例子。“

研究人員表示，他們的創(chuàng)新是芯片兼容技術(shù)，不需要額外的能源。它基于表面和來(lái)自鎖模激光器的短脈沖之間的光 - 物質(zhì)相互作用，具有等間隔的鎖相頻率線。另一個(gè)關(guān)鍵因素是使用基于圖案化硅膜的表面。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)依賴于光探測(cè)和測(cè)距，或類似于雷達(dá)的激光雷達(dá)，而是發(fā)射紅外或可見(jiàn)光，測(cè)量脈沖反射物體并拍攝圖像所需的時(shí)間。它將取代經(jīng)常在自動(dòng)駕駛汽車(chē)頂部看到的旋轉(zhuǎn)裝置。但是，隨著企業(yè)尋求改變新興自動(dòng)駕駛汽車(chē)行業(yè)的方法，現(xiàn)有技術(shù)仍然很昂貴。

Shaltout說(shuō)，使用光子超曲面是新進(jìn)展的關(guān)鍵。他說(shuō)，metasurfaces為光子學(xué)設(shè)計(jì)提供簡(jiǎn)單，緊湊和節(jié)能的解決方案。這兩種技術(shù)的結(jié)合提供了一種更簡(jiǎn)單的方法。

在目前的相控陣光學(xué)技術(shù)中，每個(gè)天線需要在其單獨(dú)輻射的情況下進(jìn)行控制。在Shaltout的系統(tǒng)下，每個(gè)結(jié)構(gòu)發(fā)出的頻率略有不同，這意味著在該過(guò)程中不需要連續(xù)地尋址每個(gè)單獨(dú)的天線并消耗功率。

Shaltout說(shuō)，跨學(xué)科的解決方案是關(guān)鍵因素。

“有時(shí)在我們的領(lǐng)域外工作有助于我們看到，找到不同領(lǐng)域問(wèn)題的解決方案，并將它們聯(lián)系在一起，”他說(shuō)。

現(xiàn)在研究人員面臨的挑戰(zhàn)是擴(kuò)大創(chuàng)新范圍并將其從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)移到現(xiàn)實(shí)世界。他們正在尋找投資者，合作伙伴或可能的許可協(xié)議，因?yàn)樗麄冋谂ν七M(jìn)技術(shù)的擴(kuò)展。在進(jìn)入自動(dòng)駕駛汽車(chē)和汽車(chē)原始設(shè)備制造商之前，最初的發(fā)展可能是在商店，機(jī)場(chǎng)或許多其他領(lǐng)域的掃描設(shè)備等領(lǐng)域。

“這似乎是一個(gè)破壞性的解決方案，可以在這個(gè)巨大的新興產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)生重大影響，”沙拉夫說(shuō)。