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Pancaking望远镜 寻找新一代光传感系统

转载 国防科技信息网 2015-12-08 作者: 审核专家:
  找到一种方法能够将很大、很重和很贵的技术通过另一种更小、更轻和更便宜的等效技术来替换,那么你就有机会将一种精巧的技术变成改造世界的武器。从1940年代房间大小的计算机到现在利用中央出路器来控制的笔记本电脑,又或者是现在手机中可以定位的超小型GPS组件。DARPA项目组经理约书亚康威在构思着另外一个微缩计划:将笨重的透镜组成的望远镜捕获光的能力集成到更小、更轻和更便宜的半导体晶片平面上。新推出的组合式光学孔径构建模块(MOABB)计划的主要目标是开发先进的技术用来建立超小型光探测和测距(LIDAR)系统,通过光对物体进行成像和监测,就像雷达系列使用无线电波那样。一个LIDAR系统,通过发射光束,然后精确检测光学反射回来的时间,在检测范围内对物体进行跟踪测绘。和传统相机不同,相机只能捕捉三维物体的二维再现。而LIDAR系统能够从本质上获得全面三维现实的效果。LIDAR系统技术已经应用在许多参加DARPA机器人挑战赛的机器人身上使得这些机器人能够“看到”,它也应用在自动汽车中用来感知周围的障碍物,然后这些系统都过于庞大、沉重和昂贵,因此限制了其广泛应用。

  密集型LIDAR系统可以提供大量微小位移和近距离物体速度的实时数据。它其中一个最让人垂涎的应用是树叶穿透成像仪用于探测隐藏的威胁。这个应用是由展望项目提出的,这个项目有高达580万资金支持,预计可以延续5年时间。当驾驶一架有着MOABB的直升机飞过一片茂密森林时,将能够看到隐藏在浓密林叶下面的狙击手和坦克。它能够随即提供在一个足球场距离范围内任何物理的距离和速度,并且有着照相机的分辨率。当结合成像工具后,你会感觉没有任何障碍物会阻挡你的视线。

  其他潜在的应用包括小型无人驾驶飞行器(UAV)在狭小的室内空间操作时需要的防撞系统,机器臂和机器手的精密电机控制,大容量光通讯和数据传输系统,以及先进的游戏或培训模块。LIDARs将开辟的身临其境的体验,就像GPS和动作感应加速计开辟了现在我们所使用的系统一样。每一台能够与3D世界进行交互的及其,无论是人造机器人、无人机、汽车、智能手机,能将配备一个芯片级或晶圆级的LIDAR系统。

  要获取的技术挑战MOABB姿势,画面剥离其透镜,反射镜望远镜的内部空间中的图像成为焦点的感觉。抛弃的机械部件,也包括拨号盘、齿轮和马达,用于聚焦和转向仪器。现在重建所有的聚光和成像角色,这些部件在传统的望远镜发挥分布式一盘关于DVD的大小上万家光发射和光检测半导体点的阵列。其结果是:相当的性能或优于依赖于体积大,望远镜状探测器今天的激光雷达。

  为了感受MOABB技术面临的挑战,我们可以想象这样的画面。分解一台望远镜,从用来成像和聚集的透镜和反射镜到内部空间。还包括标尺、齿轮和马达这些用来聚焦和调控的设备。现在重组这些传统望远镜中的光收集和成像部件到一个由10000个光发射和光探测半导体点组成的阵列,这个阵列分布在一个DVD大小的盘子上。而重组后的效果要和现在传统依赖笨重望远镜探测器的系统一样甚至更好。

  该计划的第一阶段要求研究人员开发出能够组成新LIDAR系统的基本元件,即能够利用标准半导体制备工艺实现的微粒尺寸的光-发射和光探测单元的大型阵列集成。项目的第2和第3阶段要求严谨人员能够将这些单元集成到包含有100和单元的1平方厘米和包含有10000单元的10平方厘米的阵列中。

  通过将数字、电子、光学和射频元件的集成在由各种半导体混合而的材料中,最终实现10厘米孔径LIDAR表面,这将是有史以来最复杂的电子光子电路。作为探索这项新技术的第一步, DARPA将于2015年12月17日在总部弗吉尼亚州鲍尔斯顿举办提议日活动,为潜在提案人提供该项目目标的详细信息。关于提议者日的详细信息可以在今天发表的一份特别声明中找到。

  新闻来源:http://www.dsti.net/Information/News/97469

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