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A large-scale coherent 4D imaging sensor
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AI
DOI：10.1038/s41586-026-10183-6.png)
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摘要
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对动态环境的详细且精确的3D测绘对于机器与其周围环境的接口1–3以及人机交互4,5至关重要。尽管已付出相当大的努力来为3D世界创建互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器的等效物，但可扩展、高性能、可靠的解决方案已被证明难以实现6–11。使用频率调制连续波（FMCW）光探测和测距（LiDAR）的焦平面阵列（FPA）传感器已显示出满足所有这些要求的潜力，并且还能提供径向速度的直接测量作为第四维度。之前的演示12,13虽然很有前景，但并未达到商业应用所需的规模和性能。在此，我们提出了一种通过全面的片上光电子集成实现的超大规模、相干LiDAR FPA。围绕FPA构建了一台4D成像相机，用于获取点云。其核心是一个352 × 176像素的2D FMCW LiDAR FPA，包含超过60万个光子器件，所有这些器件均与相关电子器件一同集成在芯片上。这相较于之前的演示12实现了像素数量五倍的增长。该像素架构在单基地配置中将出射和入射光路集成在像素内，并结合了相干探测器和电子器件。频率调制光通过集成驱动和校准电子器件的平面热光开关依次导向像素组。集成的串行数字接口同步控制光开关和读出。展示了从4到65 m范围内物体的点云，其每像素积分时间与3到15 帧每秒（fps）的帧率兼容。这一结果证明了FMCW LiDAR FPA传感器作为使能器，能够实现无处不在、低成本、紧凑的相干4D成像相机。一种采用包含超过60万个光子器件及相关电子器件的片上集成的超大规模、相干LiDAR焦平面阵列的4D成像架构，能够在有用距离上以高帧率获取相干图像。
Keyword:
Electrical and electronic engineering
Imaging and sensing
Integrated optics
Silicon photonics
Science
Humanities and Social Sciences
multidisciplinary
AI总结
对已上传原文的论文进行重点信息的提取，主要内容包括：简要概述、研究摘要、背景介绍、关键亮点、图文解析、展望与总结。
期刊
IF:
48.5
论文数:
1.8W
被引数:
96.5W
机构
引用论文
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