设计上的突破将使激光雷达系统进入新的领域
文章作者:MAJEED AHMAD
三个主要的模拟和混合信号设计突破有望显著降低激光雷达的尺寸和成本，并将其带向无人机、面部识别和全息显示等新领域。
光探测和测距(LiDAR)技术的吸引力正在超过2级以上自动驾驶汽车，模拟设计的突破是这种传感和视觉技术的核心。例如，英特尔公司已经建立了一个激光雷达系统，用于工业应用，如用于拣箱、体积测量、物流和3D扫描的机械臂。
该博客概述了三个主要的模拟和混合信号设计突破，预计将大大降低激光雷达的尺寸和成本，并将其带到新的领域，如无人机、面部识别和全息显示。
- Micro-mirror扫描
英特尔的激光雷达深度相机是围绕一个微型MEMS反射镜构建的，能够在整个视野范围内进行连续激光扫描，以提供高分辨率扫描。这种由意法半导体公司开发的微反射镜与定制的光电二极管传感器相结合，形成了一种基于英特尔的激光雷达相机RealSense深度传感器技术。
图1在深度传感器设计中，微镜有助于整个视场的连续激光扫描。来源:意法半导体
MEMS镜面以每秒30帧的速度工作，并提供70°到55°的视场，同时提供高分辨率的深度，没有插值像素。高分辨率激光雷达深度相机-L515-是冰球大小，并确保接近零像素模糊。
- 光电倍增管阵列
一个单片1×12硅光电倍增管(SiPM)像素阵列声称可以提高对近红外(NIR)光的灵敏度，实现18.5%的光子探测效率(PDE)。SiPM技术能够在明亮的阳光条件下提供长距离的高信噪比性能，在深度传感应用中越来越受欢迎。
图2与传统雪崩光电二极管(APDs)相比，SiPM器件降低了电源偏差和对温度变化的敏感性。来源:在半导体
ON半导体公司推出了一款符合汽车标准的SiPM阵列设备arrayrdm - 0112 - a20 qfn-能够探测到最微弱的返回信号，并扩大射程到更大的距离，即使是低反射的目标。这反过来又导致了成本更低、射程更远的激光雷达解决方案。
- 光学相位阵列
另一种阵列技术——光学相控阵(OPAs)声称，与目前激光雷达中使用的重型、耗电和昂贵的机械波束控制系统相比，它可以提高扫描速度、功率效率和分辨率。CEA-Leti在2021年Photonics West数字论坛上报告了高通道计数OPAs的校准和表征结果。
OPAs是一种间隔在1µm左右的光学天线，在宽角度范围内辐射相干光。其次，可以通过调整每个天线发出的光的相对相位来改变干涉图样。如果天线之间的相位梯度是线性的，就会形成定向波束。光束的这个方向可以通过改变线性梯度的斜率来控制。
激光雷达是下一代传感和视觉应用的关键技术，必须准确地分辨场景。为此，像高通道数OPAs和MEMS微镜这样的技术将是至关重要的。这些模拟信号和混合信号的构建模块可能会弥合试验和大规模商业部署在汽车和其他领域之间的差距。
这篇文章最初发表于地球上模拟．
马吉德艾哈迈德作为EDN的总编辑，他报道电子设计行业已有20多年的历史。
