该产品可以用在智能驾驶，也可以用在智能手机上。在1平方厘米的芯片上，利用所谓的聚焦平面交换阵列（FPSA）和MEMS交换集成了个像素。这种基于FPSA的3D传感器构成的固态激光雷达可以实现电子扫描，避开了笨重的机械式扫描装置
Photonics3月16日报道，美国加州大学伯克利分校MingWu教授的团队开发了一种高精度的芯片级的激光雷达Lidar系统。该产品可以用在智能驾驶，也可以用在智能手机上。在1平方厘米的芯片上，利用所谓的聚焦平面交换阵列（FPSA）和MEMS交换集成了个像素。这种基于FPSA的3D传感器构成的固态激光雷达可以实现电子扫描，避开了笨重的机械式扫描装置。以往这样的装置最多支持个像素。
传统的激光雷达需要大功率的激光器。过去十多年来人们一直致力于把这种激光器和激光雷达系统集成到一片芯片上。Wu教授指出：“我们想照亮一个很大的范围，但是那样的话就很难照得远。所以在光强和照亮面积上就必须有个折衷。”
[b]来自连接小型光开关的光学天线的激光在被反射后被同一天线接收，3D成像通过阵列里的交换来实现[/b]
FPSA技术采用了摄像头一样的光学系统将视场内每个视角用成像透镜聚焦平面的一个像素来实现。其中的光开关网络允许所有像素共享一个多个ranging单元。每个像素只包括一个光学天线和一个光开关，进而形成一个阵列集成到一片芯片上。所有的激光功率可以通过一次一个天线实现切换。
基于硅光集成芯片的Lidar通常实现热光开关来将光从一个波导转向另外一个，Wu教授的团队这次采用了MEMS技术来实现这一功能。MEMS技术被认为可以实现更快更低损耗的切换，之前已经在光通信系统中得到验证。
Wu教授的团队在10x11平方毫米的硅光芯片上，集成了x个FPSA光栅天线和MEMS光开关，并基于此实现了1.7cm精度的3D成像。实验采用了收发合一(monostatic)结构的频率调制连续波FMCWranging方案。通过快速的整个阵列的周期工作，FPSA实现了周围环境的3D扫描。多个FPSA组合还可以实现度全景扫描。
该系统还采用了5mm焦距的复合透镜，随机将激光束导向个方向，视角为70X70度，0.05度发散角，微秒级的切换时间。每个像素相当于70度视角中的0.6度。3D成像通过将FPSA和FMCWranging结合来实现。FPSA的设计和计算机处理器所使用的CMOS技术类似。
Wu教授表示，在实现该系统的商业化之前，他们还将进一步提升其精度和范围，并努力将之做得更小。目前该系统的工作范围是10米，他们的目标是米。
FPSA方案的激光雷达可以采用CMOS工艺，实现便宜的芯片级Lidar，从而为激光雷达在智能驾驶等各种领域的应用带来福音。除了3D传感，该技术还可以用于自由空间光通信和量子计算等领域。
Wu教授说：“想想今天摄像头的应用，汽车里，机器人，吸尘器，各种监控头，生物医疗等等，如果能将激光雷达缩小到手机摄像头大小，应用前景将是无限的。”
除了激光雷达，Wu教授还参加了英特尔公司的面向数据中心互联的集成光子研究项目，采用他们研究的集成波导透镜来实现非接触的晶圆级硅光封装。
该成果发布在(