北京大學(xué)電子學(xué)院王興軍教授課題組-常林研究員課題組在兩年攻關(guān)的基礎(chǔ)上，研制出一種全新的硅基片上多通道混沌光源，提出了一種基于混沌光梳的并行激光雷達(dá)架構(gòu)，攻克了激光雷達(dá)抗干擾和高精度并行探測這兩個(gè)世界性難題，保證高性能高安全的同時(shí)，極大降低未來激光雷達(dá)系統(tǒng)體積、復(fù)雜度、功耗和成本。團(tuán)隊(duì)的研究成果《突破時(shí)間-頻率擁塞的并行混沌激光雷達(dá)》于日前發(fā)表在《自然-光子學(xué)》雜志。

隨著高級(jí)別自動(dòng)駕駛的日益普及，確保行駛舒適安全的激光雷達(dá)作為其核心器件，受到越來越多的重視。高性能、小體積、低成本、低功耗、高安全的激光雷達(dá)是未來廠商競相追逐的方向。研究團(tuán)隊(duì)通過集成微腔光梳的調(diào)制不穩(wěn)定狀態(tài)產(chǎn)生天然的多通道隨機(jī)調(diào)制信號(hào)，使其信號(hào)混沌帶寬可超過7GHz，且光梳的調(diào)制不穩(wěn)定態(tài)在18GHz的失諧范圍內(nèi)展現(xiàn)出良好的魯棒性，能夠應(yīng)對外部泵浦光源的頻率抖動(dòng)。同時(shí)，材料的高非線性系數(shù)使產(chǎn)生的調(diào)制不穩(wěn)定光梳的閾值功率相比其他材料平臺(tái)低1~2個(gè)數(shù)量級(jí)，能夠與片上分布式反饋激光器共集成。

在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)還搭建了并行激光雷達(dá)演示系統(tǒng)并對實(shí)物目標(biāo)進(jìn)行了高精度三維成像，驗(yàn)證了10通道規(guī)模的單像素成像，證明了各通道間良好的正交隔離性。此外，研究團(tuán)隊(duì)還對接收信號(hào)在不同信號(hào)干擾混疊下的抗噪功率抑制比進(jìn)行了測試，實(shí)測可得在3dB閾值判據(jù)和12.5微秒積分時(shí)間下，單路信號(hào)的功率動(dòng)態(tài)范圍接近60dB，對調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的抗噪功率抑制比接近30dB，對自身隨機(jī)調(diào)制信號(hào)的抗噪功率抑制比可達(dá)22dB，展現(xiàn)出了良好的有源抗干擾能力。上述結(jié)果有望推動(dòng)下一代高性能抗干擾激光雷達(dá)的變革。

記者了解到，最近幾年，研究團(tuán)隊(duì)在集成光電子學(xué)方面也取得了多項(xiàng)重要進(jìn)展，包括實(shí)現(xiàn)了Tb/s硅基片上大容量光通信和跨C-V波段高精度微波光子信號(hào)處理、鈮酸鋰集成光子芯片、1.04TOPS/mm2高算力密度片上光計(jì)算、30nm極小粒徑病毒檢測、36μW最低功率閾值光學(xué)頻率梳光源等多個(gè)國際領(lǐng)先成果。