來(lái)源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察

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日本京都大學(xué)等開(kāi)發(fā)出了將可用于自動(dòng)駕駛汽車的高性能傳感器縮小到三分之一并降低制造費(fèi)用的技術(shù)。該技術(shù)使用了可對(duì)光進(jìn)行精密控制的“光子晶體激光器”。目標(biāo)是在2020年代后半期實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。

自動(dòng)駕駛汽車與傳統(tǒng)汽車相比，需要安裝很多傳感器和運(yùn)算性能高的計(jì)算機(jī)，因此制造成本往往較高。

激光雷達(dá)的單價(jià)為幾萬(wàn)日元（1萬(wàn)日元約合人民幣490元），車上需要設(shè)置多個(gè)，因此必須降低制造成本。

傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器如果提高輸出功率的話，光線就會(huì)擴(kuò)散，無(wú)法向目標(biāo)對(duì)象發(fā)出足夠的光，存在傳感器精度下降的問(wèn)題。雖然也可以把多個(gè)透鏡巧妙地組合在一起，這樣就能避免光的擴(kuò)散，但設(shè)備尺寸會(huì)增大，價(jià)格也會(huì)更高。

研究人員在半導(dǎo)體激光器中嵌入了光子晶體層，使其只發(fā)出特定波長(zhǎng)的光?？梢栽诖怪狈较虬l(fā)出高功率的光。因?yàn)楣獾牟ㄩL(zhǎng)范圍小，光線不會(huì)擴(kuò)散，所以傳感器的精度高。由于還省去了用來(lái)調(diào)整光線的透鏡，所以可以縮小尺寸。

光子晶體可通過(guò)在晶體內(nèi)有規(guī)律地形成幾百納米（1納米是十億分之一米）大小的孔洞，對(duì)光進(jìn)行控制。通過(guò)根據(jù)特定的光波長(zhǎng)制作孔洞，可以實(shí)現(xiàn)完全不透光的“光子絕緣體”，或者改變特定波長(zhǎng)下的折射率。這一技術(shù)可以通過(guò)孔洞的大小、形狀、間隔長(zhǎng)度等實(shí)現(xiàn)多種控制，還能廣泛應(yīng)用于LiDAR以外的其他領(lǐng)域。

研究人員利用光子晶體激光器，成功使進(jìn)行金屬等精密加工的裝置大大縮小了尺寸。通過(guò)調(diào)整微小孔洞的穿孔方法，減少了分散的光，提高了激光輸出，并將其應(yīng)用于加工機(jī)。

以前，必須使用幾十厘米以上的大尺寸設(shè)備，才能發(fā)出可用于加工機(jī)的足夠亮度的激光，今年已經(jīng)有直徑為3毫米的激光發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)了與大尺寸設(shè)備同等的亮度。相關(guān)研究機(jī)構(gòu)表示，未來(lái)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)10倍的激光輸出。

光子晶體還有望對(duì)作為新一代信息技術(shù)而備受期待的使用光的信息處理和通信發(fā)揮重要作用。

審核編輯 黃宇