MEMS激光雷达

二维扫描的MEMS微振镜是激光雷达的关键器件，主要可以通过电热效应、静电效应、电磁效应和压电效应驱动。有研究小组通过对电热双压电晶片驱动的微振镜加热，金属铝的形变大于介质硅，从而形成微结构的振动。实验可以施加电压2.3V，获得9°的偏转角。但是电热效应引起微振镜偏转通常响应速度较低，有实验通过施加12mW的电功率，响应速度只有74Hz。电磁效应驱动的MEMS系统需要在内部封装可动磁性物质或者可动线圈产生磁场，如图3所示，通过施加磁场形成洛伦兹力使得线圈产生偏转，从而驱动MEMS振镜偏转，响应速度可以超过10kHz。压电效应需要异质材料的介入，压电材料（PZT）具有、响应速度快等优点。日本研究小组采用电镀的方法在硅上沉积PZT薄膜，加工形成MEMS结构并进行光学扫描，实验获得11.2kHz的响应速度，39°的视场角。静电效应驱动MEMS具有尺寸小、可单片全集成的优点，受到广泛研究。通常，采用静电效应驱动微反射镜的方式需要在真空环境下，以获得更高的驱动效率，10V电压驱动可以实现大约10°的扫描角度。瑞典KTH的研究小组近期验证了一种新方法，如图4所示，通过MEMS改变光栅周期实现衍射光角度偏转，在20V电压驱动下达到5.6°的扫描角度，功率消耗在微瓦量级。

相控阵技术是MEMS实现激光雷达功能的另一个解决方案，其基本原理是，MEMS的微小移动产生光程差，多个具有不同相位的出射光束在远场干涉形成光束偏转。韩国Byung-WookYoo等人的研究小组对此方案进行研究，如图6所示，在硅基上制备具有8×8高对比光栅的MEMS结构相控阵，优化的性能表现为10V电压即可产生1.7π的相移，具有0.5MHz的响应速度，采用透镜系统扩大视场，测量得到远场总视场角为9.14°×9.14°。

激光雷达

固态激光雷达是未来的发展方向，几乎没有异议，不过，什么才是全固态激光雷达，的确还得掂量掂量。另外，只有能够量产的激光雷达才有话语权。我们来看看几家技术路线有所不同的公司怎样定义他们的产品。

理论上讲，完全没有移动部件的雷达才是固态激光雷达，光相控阵（OPA）及Flash是其典型技术路线，被认为是全固态激光雷达方案的代表。不过，近年来一些没有机械旋转机构的激光雷达也被统称为“固态激光雷达”。其性能特点包括分高辨率、有限水平FOV（前向而不是360°）等，但这些技术方案还是有一些微小的移动部件（MEMS微振镜），所以从严格意义上讲只能算“半固态”。