脉冲激光扫描激光雷达是自动驾驶和机器人移动的关键技术。在此，定向光脉冲被反射物体反向散射，脉冲发射与检测之间的时间差用于计算深度。这些对返回光脉冲的直接飞行时间(d-ToF)测量使得复杂场景的三维成像成为可能。
目前，激光雷达技术要在全球市场实现大规模工业应用，需要进行大量发展，包括提高观测视场(FoV)的高角度分辨率、提升成像帧率、通过降低信噪比(SNR)扩大模糊范围、降低制造成本和部件尺寸等。
法国Côte d’azur大学的Patrice Genevet团队提出了一种创新解决方案，以克服激光雷达技术的一些局限性，并满足汽车激光雷达的严格要求。他们的研究成果发表在《高级光子学》杂志上。
研究人员展示了超高速高视场脉冲超表面扫描激光雷达的实验原型。该系统使用声光偏转器(AOD)调制的激光二极管，并与超表面级联，将FoV在水平和垂直方向上提升至150°。此外，超表面的光学特性不断变化，以扩大偏转器的窄视场。最后，系统的检测部分采用高灵敏度光电探测器，通过模数转换器实现数字化。
脉冲扫描激光雷达虽然基于简单的物理原理，但通常面临低信噪比和精度差的问题，尤其是目标位于模糊范围的远处，即最大可测量距离。此外，在d-ToF成像固有的模糊范围与速度之间存在权衡。针对这些问题，研究人员提出了一种新的成像技术，以缓解脉冲扫描激光雷达中的上述权衡。
受码分多址(CDMA)脉冲编码方法（传统上用于电信理论的多路复用照明技术）的启发，成像过程利用了AOD的高扫描速度，而不影响模糊范围或结构的简单性。该技术能够在低信噪比环境下进行成像。
实验结果表明，与传统的单脉冲激光雷达相比，分块CDMA技术将激光雷达的模糊范围扩展了35倍（以公里为单位）。它还提高了激光雷达图像的信噪比，在嘈杂环境或更远的距离中实现了更好的性能。
研究人员强调，新的扫描激光雷达系统利用超表面的能力，几乎满足了汽车激光雷达的要求，并有望实现新的应用。该系统结构紧凑，有可能缩小到芯片尺寸。这种小型化将为自动驾驶汽车和机器人行业开辟新的可能性和令人兴奋的前景。
该研究为下一代高速激光雷达提供了坚实的框架，提供了对新功能的见解，并为更多新颖的尖端技术打开了大门。这一科学进步改善了自动驾驶和自适应机器人的前景。
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我是机制号的签约作者“小蕊”！
希望本篇文章《宽视场超表面增强扫描激光雷达或为自动驾驶汽车技术开辟新前景》能对你有所帮助！
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