JASR系統公司研究人員正研發芯片級、重量輕且價格適宜的光探測和測距(也稱激光雷達)傳感器,以用于軍事三維(3D)成像、穿透式光電探測器、導航以及遠程通信。
位于俄亥俄州賴特-帕特森空軍基地的美國空軍實驗室的官員宣布,已與JASR系統公司簽訂價值820萬美元的合同,用于研發芯片級光學相控陣與激光雷達系統,該系統采用的技術來自美國國防先期研究計劃局(DARPA)一個名為模塊化光學孔徑構建塊(MOABB)項目。
2015年年底,DARPA啟動了MOABB項目,為價格適宜的芯片級激光雷達傳感器研發采用自由空間光學技術(該技術尺寸極小,重量極輕,成本也極低,但它的光束掃描速度比現在常用的技術更快)的使能技術。
JASR系統公司擁有相干與非相干計算成像、高性能光學系統、相控陣激光雷達、毫米波雷達與微波系統、先進的大氣模擬與減排技術,以及實時處理圖形加速等方面的專業知識。
MOABB項目旨在研發與演示可用于集成光學器件的使能技術,該器件可在一個大角度范圍中生成、放大、傳輸與接收自由空間光學輻射。
參與DARPA的MOABB傳感器項目的公司有:位于科羅拉多州路易斯維爾的洛克希德·馬丁相干技術(Lockheed Martin Coherent Technologies ,簡稱LMCT)公司、位于加利福尼亞州圣地亞哥的TREX Enterprises公司、位于馬薩諸塞州欣厄姆的Analog Photonics公司,以及位于加利福尼亞州千橡市的蒂萊蒂尼科學與成像(Teledyne Scientific & Imaging)公司。
DARPA的研究人員旨在利用MOABB,構建具有高填充因子孔徑、非機械波束控制與集成放大的二維毫米級發射/接收單元。其目的是為了平鋪單位晶格以組裝一個大型的相干高功率孔徑。
該項目的其中一個目標是采用晶圓級處理技術,制造一個具有分布式增益的10厘米發射/接收相干陣列,并在一個可從100米遠的地方進行3D成像的封裝式激光雷達系統中演示相干陣列。
DARPA的科學家表示,自由空間光學系統在傳感、照明與通信方面的潛力巨大。微米級波長的角分辨率可達0.001度、可從10厘米孔徑上獲得超過100分貝的天線增益。
數百太赫茲范圍內的頻率與頻率范圍較寬的工作帶寬可進行高速數據傳輸,以及亞毫米距離分辨率的3D成像。此外,光束還具有寬的低大氣吸收窗口,用于在開放帶寬上進行遠程傳播。
這些應用的功能特點涵蓋的領域較廣,包括3D成像、穿透式激光雷達、導航以及遠程通信等。
雖然自由空間光學系統的功能強大,不過對于許多應用而言,這些系統的體積大,重量大,價格也昂貴。而10厘米以上的孔徑,其尺寸與重量都取決于體積較大的鏡頭、反光鏡、充當穩定功能的機械零件以及體積龐大的真空望遠鏡或成像系統。
另一方面,10厘米以下的孔徑仍需體積龐大的機械萬向節來控制望遠鏡與如同激光器與探測器這樣的后端光學器件。
相反,MOABB項目打算利用集成光子學的發展成果——可提供高速的非機械光束控制的潛力。研究人員表示,高效的光源、探測器、放大器與低損耗波導都可在一個高功率、大尺寸孔徑的平面平臺上進行制造。
據該合同規定,JASR系統公司將在加利福尼亞州索拉納海灘實施該項目,并將于2020年11月完成。
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原文標題:【光電快訊】可用于三維成像、導航與通信的芯片級激光雷達傳感器
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