CEA-Leti為開發(fā)適用于廣泛商業(yè)應用的LiDAR系統(tǒng)邁出了關鍵的一步，它已經(jīng)開發(fā)了用于校正高通道數(shù)光學相控陣（OPA）的遺傳算法，以及能夠進行晶圓級OPA表征的高級測量裝置。

OPA是一種新興技術，由緊密排列（約1 0 8m）的光學天線陣列構成，并在寬角度范圍內發(fā)射相干光。然后可以通過調節(jié)每個天線發(fā)射的光的相對相位來改變產(chǎn)生的干涉圖樣。例如，如果天線之間的相位梯度是線性的，則將形成定向波束。通過改變線性梯度的斜率，可以控制光束的方向，從而可以進行固態(tài)光束轉向。

與當前LiDAR中使用的笨重，耗電且昂貴的機械光束轉向系統(tǒng)相比，這可以提高掃描速度，電源效率和分辨率的性能。基于OPA的LiDAR系統(tǒng)的另一個特點是它們沒有活動部件，因為僅通過對天線進行相位調整就可以實現(xiàn)固態(tài)波束控制，從而大大降低了這些系統(tǒng)的尺寸和成本。

CEA-Leti在題為“基于硅光子學的光學相控陣的開發(fā)，校準和表征”的論文中，在Photonics West 2021數(shù)字論壇上報告了校準和表征結果。

該論文的主要作者西爾萬·古伯（Sylvain Guerber）表示：“高性能OPA的開發(fā)將為自動駕駛汽車，全息顯示器，生物醫(yī)學成像和許多其他應用的廉價LiDAR系統(tǒng)鋪平道路。“但是，LiDAR的廣泛采用將取決于更低的系統(tǒng)成本和更小的外形尺寸。”

代表光檢測和測距的LiDAR已經(jīng)成為未來傳感和視覺系統(tǒng)的關鍵啟用技術。除汽車和醫(yī)療用途外，它們還可以使無人機和機器人以及工業(yè)自動化實現(xiàn)自主移動。商業(yè)LiDAR系統(tǒng)必須滿足嚴格的要求，尤其是在汽車應用中。特別地，需要高功率和低發(fā)散光束以準確地解決場景。例如，要在100m處分辨出10cm的物體，則需要OPA工作在波長為1-0.8m的電路中，該電路至少應包含1，000根天線，每根天線的間隔為1.00-8m。因此，對于基于商業(yè)OPA的LiDAR系統(tǒng)，必須開發(fā)高通道數(shù)的OPA。

Guerber說，可以利用成熟的硅光子學平臺的優(yōu)勢來生產(chǎn)具有固態(tài)光束控制功能的集成芯片級OPA。但是，這只是邁向全功能OPA的第一步，因為光束掃描需要初步校準。由于需要大量的光學天線，此校準過程可能會花費大量時間，這與大規(guī)模部署技術不兼容。因此，CEA-Leti團隊開發(fā)了可能是第一個晶圓級OPA表征裝置，這是邁向基于OPA的LiDAR工業(yè)化的重要一步。此外，已經(jīng)開發(fā)了基于達爾文進化論的遺傳算法來快速可靠地校準高通道數(shù)OPA。與以前使用的算法相比，它們可以使校準速度提高多達1，000倍。

Guerber指出，汽車行業(yè)和其他市場對LiDAR技術的廣泛商業(yè)應用預計將持續(xù)數(shù)年。OPA是至關重要的一步，CEA-Leti將繼續(xù)努力。

他解釋說：“仍然存在很多挑戰(zhàn)，尤其是在系統(tǒng)級別。” “ LiDAR由許多元素組成：激光器，電子驅動器，OPA轉向系統(tǒng)，檢測器和數(shù)據(jù)處理能力。他們都必須共同努力；OPA只是系統(tǒng)的一部分。”

這項工作部分由法國ANR通過卡諾特資助，ECSEL Vizta歐洲項目和法國國家計劃“ IRD Nanoelec的d’investissement d’avenir計劃”（n°ANR-10-AIRT-05）資助。

編輯：hfy