集成于VCSEL陣列上的快速二維光束操縱器件

據麥姆斯咨詢王懿報道，近日，美國德克薩斯大學阿靈頓分校（University of Texas at Arlington）電氣工程系的Weidong Zhou教授正在領導研發一種用于自動駕駛汽車3D傳感的激光束操縱器件。

為了制造上述器件，Weidong Zhou教授將使用為期四年、價值40萬美元的美國國家科學基金會（U.S. National Science Foundation）資助，該項目名稱是直接集成在高功率VCSEL陣列上的快速二維光束操縱器件（Fast 2D Beam Steering Device Integrated Directly on High Power VCSEL Arrays）。

德克薩斯大學阿靈頓分校Weidong Zhou教授

Weidong Zhou教授評論說：“我們正在研究一種基于光子晶體腔（納米光子結構）電調諧的光束操縱器件。目前，很多激光雷達都采用機械運動的方式來操縱光束方向，但這種方式又慢又笨重。而我們正在做的研究將使得光束操縱更快、更緊湊、更可靠。”

高速光束操縱在許多新興應用中都很重要，包括自動駕駛、增強現實（AR）、自由空間通信、3D傳感和成像系統。Weidong Zhou說道：“該研究項目中使用的VCSEL也被用于計算機鼠標、光纖通信、人臉識別、智能手機、激光打印機和智能眼鏡。”

“VCSEL陣列可以為高性能激光探測和測距系統實現顛覆性的應用。”Weidong Zhou說，“此外，該研究項目還為學生教育和培訓提供了一個很好的平臺，幫助光電子、光學、半導體、傳感和成像、納米技術和制造領域的人才做好準備。”

德克薩斯大學阿靈頓分校電氣工程系主任Diana Huffaker表示：“Weidong Zhou的研究項目申請可能會涉及整個半導體行業。一個新時代的光束操縱器件將使光束操縱變得如此迅速和輕松，將加速半導體世界的許多方面創新應用，可以徹底改變這個世界。”

MEMS微鏡改善汽車激光雷達

法國CEA-Leti近期宣布了一項研究計劃——正在改進用于汽車激光雷達的MEMS微鏡。這項創新技術旨在從100米遠處檢測汽車輪胎（150毫米高）。該研究成果源自歐洲Vizta項目，并受到三項新專利的保護。

這款用于汽車激光雷達的MEMS微鏡雖然很小（2毫米寬），但卻是反射激光束并引導激光束的重要組件，這要歸功于其可以實現二維掃描，助力激光雷達檢測車輛、行人和障礙物。CEA-Leti開發的創新技術將增加激光雷達的視場和安全性，并降低功耗和制造成本。

為了改進用于移動MEMS微鏡的驅動機制，研究人員采用PZT壓電驅動解決方案（僅需要20V電壓）取代了傳統的靜電或電磁驅動解決方案（靜電驅動需要150V電壓）。這種創新的解決方案還消除了電磁驅動所需的笨重磁鐵。

CMOS兼容的制造工藝

這款創新的MEMS微鏡設計用于1550 nm波長激光雷達，以限制人眼安全風險并支持遠程激光雷達應用所需的高功率激光束。為了實現這一改進，研究人員利用沉積在硅上的布拉格層取代了慣用的金反射鏡面。

該解決方案具有兩個優點：首先，反射鏡面的吸收能力降低了四倍，因此不易因激光而過熱，從而可以增加入射功率。其次，該布拉格層可以使用CMOS兼容的制造工藝進行沉積，從而降低制造成本。

為了提升行人的視覺安全，研究人員增加了一種自診斷功能，可以在MEMS微鏡不動時關閉激光。作為Vizta項目框架的一部分進行的研究還包括光學特性測試臺、封裝技術和專用的電子試驗接口。該MEMS微鏡被集成到工業合作伙伴現有的3D激光雷達系統中，并確認了其與預期目標的兼容性。為了以更高的精度掃描場景的特定部分，研究人員將繼續改進鏡面控制。