据外媒报道，麻省理工学院（MIT）的研究人员开发出一种新型硅光子芯片设计，有望使激光雷达系统更小巧、更耐用、更精确。这项突破旨在解决芯片式激光雷达系统长期存在的一个弱点：由于光学天线之间的信号干扰而导致的视场角狭窄。

激光雷达系统利用红外脉冲光帮助自动驾驶车辆探测障碍物并绘制周围环境地图。但目前的系统仍然价格昂贵且机械结构复杂。许多系统依赖于会随着时间推移而磨损的运动部件，这使得它们难以在交通运输和工业领域进行更广泛的商业应用。

图片来源：MIT

更宽的扫描角度

MIT的研究人员设计了一种集成天线阵列，可减少硅光子芯片上天线之间的串扰。这项改进使激光雷达系统能够在保持低噪声性能的同时，扫描更宽的视场角。

硅光子技术使用光而非电信号来处理信息。工程师认为，由于硅光子可以将光学硬件缩小到半导体芯片上，因此是实现紧凑型激光雷达系统的一种很有前景的途径。

然而，以往的硅光子激光雷达设计难以有效地扫描周边角度。现有的扩大视场的方法通常会引入额外的噪声并降低测量精度。

MIT的研究团队通过重新设计芯片上天线的交互方式解决了这个问题。他们的方法抑制了通常会在广角扫描过程中影响信号质量的干扰。

研究人员认为，这项进展有望支持下一代激光雷达系统在自动驾驶、航空测绘和工业监控等领域的应用。

消除移动部件

传统的激光雷达传感器通常使用旋转镜或机械扫描系统来引导激光束。这些移动部件会增加成本并降低长期耐用性。

固态激光雷达系统避免了这个问题，因为它们不包含任何移动部件。硅光子芯片提供了一种在紧凑的半导体封装中构建这些系统的方法。

MIT的这项新设计进一步推进了这一理念，同时提高了扫描能力和信号清晰度。

研究人员表示，该技术有助于工程师开发更小巧、更易于集成到车辆、无人机和测量设备中的激光雷达传感器。

这项技术还有助于提高在可靠性至关重要的严苛环境下的性能。建筑监测和航空测量作业通常需要在大面积范围内进行精确的传感。

未来激光雷达性能

该研究凸显了人们对光学相控阵日益增长的兴趣。光学相控阵采用电子方式而非机械方式来控制光束。工程师认为，光学相控阵是未来激光雷达系统的关键技术，因为它无需物理移动即可快速控制激光束。

然而，光学相控阵在视场和信号质量方面存在重大局限性。MIT的新型天线阵列架构旨在克服这些瓶颈，同时保持先进导航系统所需的精度。

麻省理工学院电气工程与计算机科学系Robert J. Shillman职业发展副教授、该研究的资深作者Robert J. Shillman表示：“我们在这项研究中展示的功能解决了集成光学相控阵技术的一个根本性问题，使未来的激光雷达传感器能够实现比我们之前所能达到的更高的性能。”

这项研究有望在未来几年加速芯片级激光雷达系统在交通运输、机器人、国防和工业传感市场的商业化进程。