激光雷達(dá)是以發(fā)射激光束探測目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)，現(xiàn)代3D激光雷達(dá)傳感器結(jié)合了高橫向/縱向和徑向分辨率，是L4和L5自動駕駛汽車的關(guān)鍵部件。

　　（圖片來源：瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院）

　　大多數(shù)現(xiàn)代激光雷達(dá)傳感器依賴飛行時間工作原理，即短脈沖或脈沖模式從傳感器孔徑發(fā)射，并使用平方律光電探測器探測后向反射光的能量。另一原理是相干激光測距，最典型的就是調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）激光雷達(dá)，其中激光發(fā)射線性光頻啁啾。相干測距具有增強距離分辨率、利用多普勒效應(yīng)直接檢測速度、不受太陽光眩光和干擾等優(yōu)點。但是，目前精確控制窄線寬頻率捷變激光的技術(shù)非常復(fù)雜，阻礙了FMCW激光雷達(dá)的成功并行。

　　據(jù)外媒報道，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）Tobias Kippenberg實驗室研究人員找到了一種新方法，使用集成非線性光子電路來部署并行FMCW激光雷達(dá)引擎。研究人員將單個FMCW激光器耦合到一個氮化硅平面微諧振腔中，連續(xù)波激光由于色散、非線性、空腔抽運和損耗的雙重平衡而轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的光脈沖串。

　　Kippenberg實驗室博士后、該項研究的第一作者Johann Riemensberger表示，“令人驚訝的是，耗散克爾孤子的形成不僅在泵浦激光發(fā)生啁啾時持續(xù)存在，而且還將啁啾傳輸?shù)剿猩缮氖釥铨X中?！?/p>

　　該小尺寸微諧振器的梳齒間距為100 GHz，使用標(biāo)準(zhǔn)的衍射光學(xué)元件足以分離它們。由于每個梳齒都具有泵浦激光的線性啁啾，因此可以在微諧振腔中創(chuàng)建多達(dá)30個獨立的FMCW激光雷達(dá)通道。此外，每個通道可同時測量目標(biāo)的距離和速度。同時，不同通道的光譜分離使設(shè)備不受通道串?dāng)_，并可與最新部署的基于光子集成光柵發(fā)射器的光學(xué)相控陣完美集成。

　　此款微諧振器可實現(xiàn)發(fā)射光束空間分離，并且工作在1550毫米波波段，從而降低了嚴(yán)格的人眼和攝像頭安全限制。Kippenberg實驗室博士生Anton Lukashchuk稱，“EPFL開發(fā)的技術(shù)可以在不久的將來將FMCW相干激光雷達(dá)的捕獲率提高10倍?！?/p>

　　該高質(zhì)量氮化硅微諧振器由EPFL微納米技術(shù)中心（CMi）生產(chǎn)，并已由EPFL附屬LiGENTEC SA公司投入市場。該項研究為相干激光雷達(dá)在自動駕駛車輛中的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。目前，研究人員正致力于將激光、低損耗非線性微諧振器和光電探測器集成到單一、緊湊的光子封裝中。