发布单位：北醒（北京）光子科技有限公司 发布时间：2022-7-11
因为mems扫描镜是一种硅基半导体元器件，属于固态电子元件；但是mems扫描镜并不“安分”，内部集成了“可动”的微型镜面；由此可见mems扫描镜---“固态”和“运动”两种属性，故称为“混合固态”。可以说，mems扫描镜是传统机械式lidar的---者，带领lidar小型化和低成本化。其取消了机械式激光雷达的机械旋转结构，利用mems微振镜，将所有的机械部件集成到单个芯片，利用半导体工艺生产。基于mems的固态雷达，是通过微振镜的方式改变单个发射qi的发射角度进行扫描，由此形成一种面阵的扫描视野。目前基于mems方式的激光雷达，技术上更容易实现，且价格也比较低廉，有很多的厂家在研发，也因此被主机厂商一致---。
说到激光雷达，近几年，很多---的---设备都引入了激光雷达，像、无人车、机器人、3d打印设备等，而激光雷达系统的发展和普及离不开音圈马达的助推。激光雷达是通过发射激光束，再接收从远处物体反射回来的光束，通过测量光束的飞行时间而获得远处物体的距离信息。不过，激光束非常窄，并且它们不会发生散射，因此单束激光雷达脉冲只能感知一个非常小的物体。
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。
测器具有远距离单幅成像、易于小型化等优点。apd探测器分线性和盖革两种工作模式：线性模式雪崩光电二极管探测器（linear mode avalanche photodiode，lmapd）和盖革模式雪崩光电二极管探测器（geiger mode avalanche photodiode，gmapd）。lincoln实验室进行了可应用于激光雷达的面阵探测器的一系列研究。工作在可见光波段的32×32的gmapd，并且集成了500 mhz的计时电路，可实现每秒5000～10000次的成像速度，距离分辨率15cm。也---了256×256面阵规模的gmapd，如图11所示，将探测器单片混合集成到cmos读出电路上，实现无源光子计数成像，经过30ms的多帧叠加，可以获得3.5km处较清晰的像。raytheon公司---了碲镉（hgcdte）材料lmapd阵列用于3d激光---，面阵规模可达到256×256，并验证了线性模式下单光子计数，从而可提供实时、远距离探测功能。
