由于使用激光雷达感知物体的方式受到限制，自动驾驶汽车很难识别突然出现在视野中的人和棕色袋子之间的区别。
自动驾驶汽车行业正在探索“调频连续波”(FMCW)激光雷达来解决这一问题。研究人员已经建立了一种方法，这种类型的激光雷达可以通过机械控制和硅芯片上的光调制来实现对附近快速移动物体的更高分辨率检测。
工作,发表于《自然》，是由普渡大学OxideMEMS实验室和光子学与量子测量实验室“，École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL)是瑞士洛桑的一所研究机构和大学。
FMCW激光雷达通过扫描自动驾驶汽车顶部发出的激光来探测物体。一束激光分解成其他波长的梳子，称为微梳，扫描一个区域。光从物体上反弹，通过光学隔离器或循环器到达探测器，确保所有反射光最终都到达探测器阵列。
新技术利用声学来更好地控制分裂成频率梳的激光脉冲，有可能帮助激光雷达实现对附近高速物体的探测。
WoogieWorks图形/Alex Mehler
普渡大学和EPFL的研究人员开发的方法使用声波来实现对这些组件的更快调整，这可以为附近的物体带来更高分辨率的FMCW激光雷达探测。
该技术集成了由氮化铝制成的微机电系统(MEMS)传感器，可在兆赫到千兆赫的高频范围内调制微梳。光学隔离器，该团队开发作为这一过程的一部分，进一步描述在a这篇论文发表在《自然通讯》上．
一组相控MEMS换能器(也用于手机中识别蜂窝波段)通过向硅芯片中发射像开塞钻一样的应力波来激发千兆赫频率的光。
普渡大学电气和计算机工程教授苏尼尔·巴韦(Sunil Bhave)说:“搅拌运动可以调节光，使其只能朝一个方向传播。”
郝天，普渡大学电气和计算机工程博士候选人，在Scifres纳米制造设施的MEMS传感器普渡大学伯克纳米技术中心在探索公园．他将传感器与EPFL开发的氮化硅光子学晶圆集成在一起。
研究人员建造了一个高泛音声波共振驱动的光学隔离器，使激光雷达能够更好地探测从物体上反射的光。
普渡大学图片/Hao Tian
“大量声波的紧密垂直限制可以防止串扰，并允许执行器的近距离放置，”田说。
采用相同技术的其他换能器激发以兆赫频率震动芯片的声波，演示了亚微秒级的激光脉冲微梳或孤子的控制和调谐。
“这一成就连接了集成光子学、MEMS工程和非线性光学，代表了新兴芯片微梳技术的一个新的里程碑，”《自然》杂志论文的第一作者刘俊秋说，他领导了EPFL微纳米技术中心氮化硅光子学芯片的制造。
研究人员说，这种光调制技术不仅集成了力学和光学，而且还集成了相关的制造工艺，使该技术更具商业可行性。MEMS传感器简单地制造在氮化硅光子学晶圆上，只需进行最少的处理。
EPFL的物理学教授托拜厄斯·基彭伯格(Tobias Kippenberg)说:“目前尚未预料到的应用将会跨越多个社区。”“事实一次又一次地证明，混合系统可以获得比单个组件更大的优势和功能。”
据研究人员称，这项新技术可以为微梳在功率关键系统(如太空、数据中心和便携式原子钟)或极端环境(如低温环境)中的应用提供动力。
Bhave说:“如果没有这种多学科和洲际合作，我们就不可能取得这样的成果。”
普渡大学的这项工作是由国防高级研究计划局和国家科学基金会资助的。
