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日本研發(fā)利用“光子晶體”的新型激光掃描設(shè)備

璟琰乀 ? 來(lái)源:蓋世汽車(chē)網(wǎng) ? 作者:蓋世汽車(chē)網(wǎng) ? 2020-12-02 10:43 ? 次閱讀
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掃描激光器是日常生活中不可缺少的東西,如超市中的條形碼掃描器以及智能手機(jī)上的攝像頭,此種設(shè)備依賴(lài)激光器和探測(cè)器實(shí)現(xiàn)極其精確的精度。利用激光雷達(dá)測(cè)量距離、識(shí)別目標(biāo)也變得越來(lái)越普遍,其反射的激光束可以探測(cè)周?chē)沫h(huán)境,為自動(dòng)駕駛汽車(chē)、農(nóng)用機(jī)器和工廠機(jī)器人提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

目前的技術(shù)會(huì)從移動(dòng)的鏡子中反射激光束,此種機(jī)械法會(huì)導(dǎo)致掃描速度慢且出現(xiàn)誤差,而且還需要尺寸較大且較復(fù)雜的設(shè)備以容納激光器和鏡子。

不過(guò),據(jù)外媒報(bào)道,日本京都大學(xué)(Kyoto University)工程系研究生學(xué)院的一個(gè)研究小組設(shè)計(jì)了一種利用“光子晶體”的新型光束掃描設(shè)備,根本無(wú)需移動(dòng)部件。

研究人員發(fā)現(xiàn),改變晶格點(diǎn)的形狀和位置可以讓激光束向獨(dú)特的方向發(fā)射,因而不用將晶體的晶格點(diǎn)排列成有序的陣列。

光子晶體激光器是一種“半導(dǎo)體激光器”,其晶格點(diǎn)可以看作納米大小的天線,通過(guò)排列可以讓激光束從表面垂直發(fā)射。不過(guò),最開(kāi)始,該激光束只能在一個(gè)二維平面上朝一個(gè)方向發(fā)射,該團(tuán)隊(duì)希望其能夠覆蓋更多的區(qū)域。

循環(huán)排列此類(lèi)天線的位置雖然可以成功改變發(fā)射方向,但是會(huì)導(dǎo)致輸出的功率減少、形狀發(fā)生改變,因而該解決方案不可行。

研究人員表示:“通過(guò)調(diào)整天線的位置,相鄰天線發(fā)出的光會(huì)互相抵消,因此我們嘗試改變天線的尺寸。最終,我們發(fā)現(xiàn)調(diào)整位置和大小可以產(chǎn)生看似隨機(jī)的光子晶體,產(chǎn)生沒(méi)有能量損耗的精確光束,我們稱(chēng)之為“雙調(diào)制光子晶體”?!?/p>

通過(guò)將此類(lèi)晶體安排到一個(gè)矩陣中,其中每個(gè)晶體都能向獨(dú)特的方向發(fā)射光束,該團(tuán)隊(duì)打造了一個(gè)緊湊、可切換的二維激光束掃描器,而且無(wú)需任何機(jī)械部件。

現(xiàn)在,科學(xué)家們已經(jīng)成功打造了一臺(tái)掃描儀,能夠產(chǎn)生面向100個(gè)不同方向的光束,且分辨率達(dá)10×10。該掃描儀與分散的激光束相結(jié)合制成了一種新型激光雷達(dá),擴(kuò)大了探測(cè)范圍。該團(tuán)隊(duì)估計(jì),經(jīng)過(guò)進(jìn)一步改進(jìn),該掃描儀的分辨率可提高900倍,達(dá)到300×300。研究人員表示:“我們現(xiàn)在認(rèn)為,最終可以研發(fā)出一種指尖大小的激光雷達(dá)系統(tǒng)?!?/p>

責(zé)任編輯:haq

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