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可用于三维成像、导航与通信的芯片级激光雷达传感器
2019-03-11


[据军事航空网201935日报道]  JASR系统公司研究人员正研发芯片级、重量轻且价格适宜的光探测和测距(也称激光雷达)传感器,以用于军事三维(3D)成像、穿透式光电探测器、导航以及远程通信。



34日,位于俄亥俄州赖特-帕特森空军基地的美国空军实验室的官员宣布,已与JASR系统公司签订价值820万美元的合同,用于研发芯片级光学相控阵与激光雷达系统,该系统采用的技术来自美国国防先期研究计划局(DARPA)一个名为模块化光学孔径构建块(MOABB)项目。



2015年年底,DARPA启动了MOABB项目,为价格适宜的芯片级激光雷达传感器研发采用自由空间光学技术(该技术尺寸极小,重量极轻,成本也极低,但它的光束扫描速度比现在常用的技术更快)的使能技术。



JASR系统公司拥有相干与非相干计算成像、高性能光学系统、相控阵激光雷达、毫米波雷达与微波系统、先进的大气模拟与减排技术,以及实时处理图形加速等方面的专业知识。



MOABB项目旨在研发与演示可用于集成光学器件的使能技术,该器件可在一个大角度范围中生成、放大、传输与接收自由空间光学辐射。



参与DARPAMOABB传感器项目的公司有:位于科罗拉多州路易斯维尔的洛克希德·马丁相干技术(Lockheed Martin Coherent Technologies ,简称LMCT)公司、位于加利福尼亚州圣地亚哥的TREX Enterprises公司、位于马萨诸塞州欣厄姆的Analog Photonics公司,以及位于加利福尼亚州千橡市的蒂莱蒂尼科学与成像(Teledyne Scientific & Imaging)公司。



DARPA的研究人员旨在利用MOABB,构建具有高填充因子孔径、非机械波束控制与集成放大的二维毫米级发射/接收单元。其目的是为了平铺单位晶格以组装一个大型的相干高功率孔径。



该项目的其中一个目标是采用晶圆级处理技术,制造一个具有分布式增益的10厘米发射/接收相干阵列,并在一个可从100米远的地方进行3D成像的封装式激光雷达系统中演示相干阵列。



DARPA的科学家表示,自由空间光学系统在传感、照明与通信方面的潜力巨大。微米级波长的角分辨率可达0.001度、可从10厘米孔径上获得超过100分贝的天线增益。



数百太赫兹范围内的频率与频率范围较宽的工作带宽可进行高速数据传输,以及亚毫米距离分辨率的3D成像。此外,光束还具有宽的低大气吸收窗口,用于在开放带宽上进行远程传播。



这些应用的功能特点涵盖的领域较广,包括3D成像、穿透式激光雷达、导航以及远程通信等。



虽然自由空间光学系统的功能强大,不过对于许多应用而言,这些系统的体积大,重量大,价格也昂贵。而10厘米以上的孔径,其尺寸与重量都取决于体积较大的镜头、反光镜、充当稳定功能的机械零件以及体积庞大的真空望远镜或成像系统。



另一方面,10厘米以下的孔径仍需体积庞大的机械万向节来控制望远镜与如同激光器与探测器这样的后端光学器件。



相反,MOABB项目打算利用集成光子学的发展成果——可提供高速的非机械光束控制的潜力。研究人员表示,高效的光源、探测器、放大器与低损耗波导都可在一个高功率、大尺寸孔径的平面平台上进行制造。



据该合同规定,JASR系统公司将在加利福尼亚州索拉纳海滩实施该项目,并将于202011月完成。(工业和信息化部电子第一研究所 党亚娟)



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