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日本研發利用“光子晶體”的新型激光掃描設備

璟琰乀 ? 來源:蓋世汽車網 ? 作者:蓋世汽車網 ? 2020-12-02 10:43 ? 次閱讀

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上的攝像頭,此種設備依賴激光器和探測器實現極其精確的精度。利用激光雷達測量距離、識別目標也變得越來越普遍,其反射的激光束可以探測周圍的環境,為自動駕駛汽車、農用機器和工廠機器人提供關鍵數據。

目前的技術會從移動的鏡子中反射激光束,此種機械法會導致掃描速度慢且出現誤差,而且還需要尺寸較大且較復雜的設備以容納激光器和鏡子。

不過,據外媒報道,日本京都大學(Kyoto University)工程系研究生學院的一個研究小組設計了一種利用“光子晶體”的新型光束掃描設備,根本無需移動部件。

研究人員發現,改變晶格點的形狀和位置可以讓激光束向獨特的方向發射,因而不用將晶體的晶格點排列成有序的陣列。

光子晶體激光器是一種“半導體激光器”,其晶格點可以看作納米大小的天線,通過排列可以讓激光束從表面垂直發射。不過,最開始,該激光束只能在一個二維平面上朝一個方向發射,該團隊希望其能夠覆蓋更多的區域。

循環排列此類天線的位置雖然可以成功改變發射方向,但是會導致輸出的功率減少、形狀發生改變,因而該解決方案不可行。

研究人員表示:“通過調整天線的位置,相鄰天線發出的光會互相抵消,因此我們嘗試改變天線的尺寸。最終,我們發現調整位置和大小可以產生看似隨機的光子晶體,產生沒有能量損耗的精確光束,我們稱之為“雙調制光子晶體”。”

通過將此類晶體安排到一個矩陣中,其中每個晶體都能向獨特的方向發射光束,該團隊打造了一個緊湊、可切換的二維激光束掃描器,而且無需任何機械部件。

現在,科學家們已經成功打造了一臺掃描儀,能夠產生面向100個不同方向的光束,且分辨率達10×10。該掃描儀與分散的激光束相結合制成了一種新型激光雷達,擴大了探測范圍。該團隊估計,經過進一步改進,該掃描儀的分辨率可提高900倍,達到300×300。研究人員表示:“我們現在認為,最終可以研發出一種指尖大小的激光雷達系統。”

責任編輯:haq

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