脉冲激光扫描激光雷达是自动驾驶和机器人移动的核心技术。这里，定向光脉冲被反射物体反向散射，并且脉冲的发射和检测之间经过的时间用于计算深度。这些返回光脉冲的直接飞行时间 (d-ToF) 测量能够实现复杂场景的三维成像。
目前，激光雷达技术需要大量的发展，包括增强高角分辨率的观察视场(FoV)、提高成像帧率、通过降低信噪比(SNR)来扩大模糊度范围，以及降低制造成本和组件尺寸，以使其在全球市场上大规模工业应用。
法国蔚蓝海岸大学的 Patrice Genevet 团队提出了一种创新解决方案，以解决激光雷达技术的一些局限性并满足汽车激光雷达的苛刻要求。他们的工作成果 发表在金牌开放获取期刊 《Advanced Photonics》上。
研究人员展示了超快高视场脉冲超表面扫描激光雷达的实验原型。它使用由声光偏转器 (AOD) 调制的激光二极管，并将其与超表面级联，将水平和垂直方向的 FoV 增强至 150°。此外，超表面的光学特性不断变化，以扩大偏转器的狭窄视场。最后，系统的检测部分采用由模数转换器数字化的高灵敏度光电探测器。
脉冲扫描激光雷达虽然工作原理简单，但通常会遇到信噪比低和模糊度范围(即最大可测量距离)内较远物体的精度较差的问题。此外，d-ToF 成像固有的模糊度范围和速度之间存在权衡。认识到这些问题，研究人员提出了一种新颖的成像技术，可以软化脉冲扫描激光雷达的上述权衡。
受到码分多址 (CDMA) 脉冲编码方法(一种传统上用于电信理论的多路复用照明技术)的启发，成像过程利用了 AOD 的高扫描速度，而不影响模糊度范围或架构的简单性。该技术能够在低信噪比环境下进行成像。实验结果表明，与传统的单脉冲激光雷达相比，块 CDMA 技术将激光雷达的模糊度范围扩大了多达 35 倍(达到公里距离)。它还增强了激光雷达图像的信噪比，从而在嘈杂的环境或较远的距离下实现更好的性能。
研究人员强调，新型扫描激光雷达系统利用超表面的功能，几乎满足汽车激光雷达的要求，并有望实现新颖的应用。它结构紧凑，并且有可能缩小到芯片级尺寸。这种小型化将为自动驾驶汽车和机器人行业带来新的可能性和令人兴奋的前景。
该研究为下一代高速激光雷达提供了坚实的框架，提供了对新功能的见解，并为更多新颖的尖端技术打开了大门。科学进步改善了更顺畅的自动驾驶和自适应机器人的前景。
标签：