斯坦福大學(xué)團(tuán)隊(duì)正在致力于將車(chē)頂激光雷達(dá)中的機(jī)械和電子組件縮小到單個(gè)硅芯片。

工程師一直致力于自動(dòng)駕駛汽車(chē)的研究已有多年的歷史，但是要使它們變得足夠便宜，仍是一個(gè)很大的障礙：他們需要一種降低激光雷達(dá)成本的方法，激光雷達(dá)技術(shù)可以使讓車(chē)輛實(shí)現(xiàn)感知和定位。通過(guò)將光波從這些潛在障礙物上反彈來(lái)避免行人和其他危險(xiǎn)。

如今的激光雷達(dá)使用復(fù)雜的機(jī)械零件來(lái)發(fā)送手電筒大小的紅外激光，就像警車(chē)頂上的老式泡泡糖燈一樣旋轉(zhuǎn)，費(fèi)用為8，000美元至30，000美元。

但是現(xiàn)在，由電氣工程師葉琳娜（Jelena Vuckovic）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)正在致力于將車(chē)頂激光雷達(dá)中的機(jī)械和電子組件縮小到單個(gè)硅芯片，她認(rèn)為該芯片可以批量生產(chǎn)，價(jià)格低至數(shù)百美元。

該項(xiàng)目源于Vuckovic實(shí)驗(yàn)室多年的研究，希望找到一種實(shí)用的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，就像陽(yáng)光透過(guò)玻璃一樣，硅對(duì)激光雷達(dá)使用的紅外激光透明特性來(lái)進(jìn)行光檢測(cè)和測(cè)距。

在《自然光子學(xué)》（Nature Photonics）上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，研究人員描述了他們?nèi)绾卫�用硅的紅外透明性來(lái)控制，聚焦和利用構(gòu)成光束的古怪粒子－光子的能量，從而構(gòu)造硅光子系統(tǒng)。

團(tuán)隊(duì)使用了Vuckovic實(shí)驗(yàn)室在過(guò)去十年中率先開(kāi)發(fā)的稱為逆向設(shè)計(jì)的過(guò)程。逆向設(shè)計(jì)依賴于強(qiáng)大的算法，該算法為執(zhí)行特定功能的實(shí)際光子電路起草藍(lán)圖－在這種情況下，將激光束發(fā)射到汽車(chē)前方以定位道路上的物體并將反射光路由回檢測(cè)器。根據(jù)向前發(fā)射光脈沖與光束反射回檢測(cè)器之間的延遲，激光雷達(dá)測(cè)量汽車(chē)與物體之間的距離。

Vuckovic的團(tuán)隊(duì)花了兩年的時(shí)間為他們?cè)谒固垢４髮W(xué)納米制造工廠建造的激光雷達(dá)單芯片原型創(chuàng)建電路布局。博士后學(xué)者Ki Ki Youl Yang和博士生Jinhie Skarda在此過(guò)程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，紐約市大學(xué)物理學(xué)家AndreaAlù和CUNY博士后學(xué)者M(jìn)ichele Cotrufo都提供了重要的理論見(jiàn)解。

在芯片上構(gòu)建這種測(cè)距機(jī)制只是邁向制造廉價(jià)激光雷達(dá)的第一步。研究人員正在研究下一個(gè)里程碑，以確保激光束可以繞一圈掃描而不需使用昂貴的機(jī)械零件。瓦科維奇（Vuckovic）估計(jì)，她的實(shí)驗(yàn)室距離建造可用于路測(cè)的原型大約還有三年的時(shí)間。

Vuckovic說(shuō)：“我們正朝著建立低成本的芯片上激光雷達(dá)的方向發(fā)展，以幫助建立自動(dòng)駕駛汽車(chē)的大眾市場(chǎng)。”