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OPA激光雷达的“美丽谎言”「GGAI视角」

高工智能汽车  · 公众号  · 新能源汽车  · 2020-03-20 18:08

正文

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两年前,一家名为Quanergy的激光雷达初创公司声名鹊起。


当时,该公司宣布计划在2018年开始进行S3系列激光雷达的车规级测试,预计在2019年实现大规模量产,其采用的OPA方案就是纯固态技术路线之一。


彼时,该公司创始人兼CEO表示,自己在固态激光雷达这项技术上已经累计有超过20年的经验,基于自己在90年代博士阶段的研究成果而来。



然而,就在今年初,Quanergy公司对外宣布,由于在技术上未能实现原定目标且财务上出了问题,公司联合创始人兼CEO Louay Eldada已经离职。


就在去年,作为 Quanergy公司 公司的早期投资者之一,Sensata在一次投资者互动中公开表达对于 Q uanergy ,没有太多可说的。“当我们考虑我们的后续投资时,我们可能会在这个领域有所减少,而不是像过去那样。“


真实情况是,目前全球大多数研究机构仍在对OPA进行实验室研究,距离真正商业化量产依然存在一些问题。


光学相控阵(OPA,Optical Phased Array)的原理,是由若干发射接收单元组成阵列,通过改变加载在不同单元的电压,进而改变不同单元发射光波特性(如光强、相位),实现对每个单元光波的独立控制。


过去,光束控制系统已经在成像、显示和光学捕获等领域使用了很多年,但它们需要旋转的镜子,而且对振动过于敏感。


作为一种紧凑型的光学相控阵,是一种通过改变光束相位轮廓来改变光束角度的新技术,一度被视为小型车用固态激光雷达的最佳技术路线。


然而,长距离、高性能的OPA需要一个大的波束发射区域,密集地分布着数千个有源相控、耗电的发光元件。迄今为止,这种用于激光雷达的大规模相控阵是不切实际的,因为目前使用的技术必须在难以维持的高功耗水平下工作。


一直以来,所谓的商业化,大多数也仅仅停留在实验室阶段。


比如,最近,由哥伦比亚大学研究人员开发的一种低功率的波束转向平台,是在近红外演示低功耗大规模光学相控阵的技术,也是第一个在蓝波长演示用于自动驾驶和增强现实的光学相控阵芯片技术。


研究团队设计了一个多通道平台,可以降低光学移相器的功耗,同时保持其运行速度和宽带低损耗。他们让光信号通过相同的移相器进行多次循环,从而使总功耗降低到与它所循环的相同的因数。


一个硅光子相控阵,包含512个主动控制的移相器和光学天线,在执行2D光束在宽视场上的控制时,能够实现较低的功耗,这被视为技术的重大进展。


相控阵设备最初是在较大的电磁波波长下发展起来的。通过在每个天线上应用不同的相位,研究人员可以通过设计一个方向上的相长干涉和另一个方向上的相消干涉来形成一个非常定向的波束。


为了控制或改变光束的方向,它们可以延迟一个发射器中的光或改变一个相对于另一个的相位。


然而,目前OPA的可见光应用受到设备体积的限制,像素宽度较大,视野有限。之前的OPA研究是大多数在近红外波段进行,在可见光波段进行类似的研究时,面临着制造和材料方面的挑战。


“随着波长变得更小,光变得对微小的变化更敏感,比如制造误差,”研究人员表示,“它还会分散更多,如果制造不完美,就会导致更高的损失——而制造永远不可能完美。”


而此之前,Quanergy也一度受困于良率问题。据公司内部人员表示,自2015年以来,实际上到目前也只真正推出了M8一款产品——仅此而已,关键效果并不好。


“固态传感器从未完成,也永远不会完成。”上述人员表示,在CEO离开之前,包括核心技术团队以及工程副总裁也已经离开。更可笑的是,公司还会假装发货给投资者,让他们以为产品要出货了。


那么,OPA有没有未来?


三年前,参与哥伦比亚大学研究项目的团队通过优化氮化硅的制造工艺,获得了一种低损耗的材料,来实现新的可见波长的波束控制系统——基于氮化硅平台在蓝色波长下工作的芯片级相控阵。







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