基于超快调频激光器与电光频梳的FMCW激光雷达探测方案

MEMS

3周前

激光雷达(LiDAR)是一种具备高精度空间感知能力的技术,凭借远距离测量、高精度探测、良好波束指向性和适应暗光环境等特点,广泛应用于多个领域。

激光雷达(LiDAR)是一种具备高精度空间感知能力的技术,凭借远距离测量、高精度探测、良好波束指向性和适应暗光环境等特点,广泛应用于多个领域。调频连续波(FMCW)作为一种测距探测技术,因高精度、强抗干扰能力和能同时获取位置与速度信息的优势,成为激光雷达的重要发展趋势。然而,受限于较低的出点率,FMCW在高速探测感知场景中表现不佳。

近日,在2024年德国法兰克福举办的欧洲光通信会议(ECOC)上,上海交通大学电子信息与电气工程学院电子工程系的陈建平教授团队关于高速调频激光器泵浦电光梳的大规模并行测距的研究成果,被选为PDP论文(会后论文),并进行了现场口头报告。论文题目为:Agile Hybrid Integrated Laser Pumped Electro-Optic Comb For Massively Parallel FMCW Ranging At 230 Mhz Voxel Rate这是本年度光电子芯片领域国内唯一入选的PDP论文。

该团队在激光雷达领域的研究成果备受国际瞩目,连续三年在ECOC、OFC和CLEO这三大顶级光学会议上,被录用为PDP论文或最佳学生论文。

本研究将超快调频激光器与电光频梳相结合,提出了一种具有超高出点率的并行激光雷达探测方案。该超快调频激光器基于氮化硅-铌酸锂混合材料平台,融合了氮化硅的低损耗特性和铌酸锂的高调制带宽优势,构建了一个高性能的超快调频连续波源。该源具有55nm的调谐范围、70dB的边模抑制比、188Hz的本征线宽和6kHz的积分线宽。在最高可达10MHz的扫频速度下,该激光器实现了0.63%的相对非线性度、1.75GHz的扫频带宽和2.7cm(在1.92m距离下)的空间测距精度,其啁啾速率高达35PHz/s,为全球最高水平。

同时,该激光器被用作电光频梳的泵浦源。通过线性扫频泵浦激光器,每个梳齿表现出一致的扫频特性,并发射到不同空间方向以实现并行测距。实验中,共利用了23个电光梳齿实现了23通道的探测和点云图像的生成,点云率高达230MHz,比以往的研究快了1到2个数量级。

超快调频激光器结构、并行测距系统与点云成像图

激光雷达(LiDAR)是一种具备高精度空间感知能力的技术,凭借远距离测量、高精度探测、良好波束指向性和适应暗光环境等特点,广泛应用于多个领域。

激光雷达(LiDAR)是一种具备高精度空间感知能力的技术,凭借远距离测量、高精度探测、良好波束指向性和适应暗光环境等特点,广泛应用于多个领域。调频连续波(FMCW)作为一种测距探测技术,因高精度、强抗干扰能力和能同时获取位置与速度信息的优势,成为激光雷达的重要发展趋势。然而,受限于较低的出点率,FMCW在高速探测感知场景中表现不佳。

近日,在2024年德国法兰克福举办的欧洲光通信会议(ECOC)上,上海交通大学电子信息与电气工程学院电子工程系的陈建平教授团队关于高速调频激光器泵浦电光梳的大规模并行测距的研究成果,被选为PDP论文(会后论文),并进行了现场口头报告。论文题目为:Agile Hybrid Integrated Laser Pumped Electro-Optic Comb For Massively Parallel FMCW Ranging At 230 Mhz Voxel Rate这是本年度光电子芯片领域国内唯一入选的PDP论文。

该团队在激光雷达领域的研究成果备受国际瞩目,连续三年在ECOC、OFC和CLEO这三大顶级光学会议上,被录用为PDP论文或最佳学生论文。

本研究将超快调频激光器与电光频梳相结合,提出了一种具有超高出点率的并行激光雷达探测方案。该超快调频激光器基于氮化硅-铌酸锂混合材料平台,融合了氮化硅的低损耗特性和铌酸锂的高调制带宽优势,构建了一个高性能的超快调频连续波源。该源具有55nm的调谐范围、70dB的边模抑制比、188Hz的本征线宽和6kHz的积分线宽。在最高可达10MHz的扫频速度下,该激光器实现了0.63%的相对非线性度、1.75GHz的扫频带宽和2.7cm(在1.92m距离下)的空间测距精度,其啁啾速率高达35PHz/s,为全球最高水平。

同时,该激光器被用作电光频梳的泵浦源。通过线性扫频泵浦激光器,每个梳齿表现出一致的扫频特性,并发射到不同空间方向以实现并行测距。实验中,共利用了23个电光梳齿实现了23通道的探测和点云图像的生成,点云率高达230MHz,比以往的研究快了1到2个数量级。

超快调频激光器结构、并行测距系统与点云成像图

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