初创公司使用超材料创造新的激光雷达技术

作者：Junko Yoshida，EE Times 全球联合主编

Lumotive 是一家总部位于西雅图、由风险投资支持的初创公司，本周推出了一种基于超材料的 LiDAR 技术，这是一种相对较新且具有异国情调的技术方法，其竞争对手很少（如果有的话）采用。

在许多注定要进入高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和自动驾驶汽车 (AV) 的传感器中，激光雷达仍然是新技术的温床。然而，这种充满活力的活动的另一面是 LiDAR 市场仍处于萌芽状态且其技术分散的严峻现实。Yole Développement（法国里昂）的技术和市场分析师亚历克西斯·德布雷（Alexis Debray）估计，过去几年有超过 8 亿美元涌入 LiDAR 技术初创公司，“全球范围内涌现出 60 到 70 家 LiDAR 公司。”

Lumotive 正在跳入这个拥挤的领域，期望通过使用超材料，它可以超越其更成熟的竞争对手。Lumotive 拥有自己的技术版本，将其描述为液晶超表面 (LCM)。

在接受 EE Times 采访时，Lumotive 联合创始人兼首席执行官 Bill Colleran 称超材料是一种“关键技术”，它为 Lumotive 开发一种可以在没有移动部件的情况下控制光束的激光雷达打开了大门。基于超材料的光弯曲特性，LCM 可以在不依赖传统 LiDAR 中的机械旋转器（包括 Waymo 使用的那些）的情况下控制光。

Lumotive 的 LCM 可以在不依赖传统激光雷达中的机械旋转器的情况下控制光线。

当然，Lumotive 并不是第一个强调不依赖机械扫描的 LiDAR。许多使用 MEMS 反射镜或光学相控阵的竞争对手已经声称他们的 LiDAR 使用更少的组件或“没有机械部件”。

然而，Colleran 强调，“我们的不同”，因为它的 LCM 半导体芯片具有更大的光学孔径（25 × 25 mm）。这允许激光雷达具有更远的范围。这家初创公司承诺，将 120° 视野与快速随机访问光束转向相结合，将使 Lumotive 的系统能够提供高性能。

图像显示激光照射在 Lumotive 的 LCM 芯片上。通过将电信号编程到芯片上，反射光会被引导到 120° 视野内的任何方向。（图片：Lumotive）

听取 Lumotive 简报的 Yole 分析师 Debray 称该技术“原创”且“有趣”。然而，由于目前还没有可用的系统原型，他将产品描述为“仍处于初步阶段和早期阶段”。

当被问及发布时间表时，Lumotive 首席执行官告诉我们，样品将在今年第三季度提供。它是否符合汽车级标准？Colleran 说，那是两年多以后的事了。然而，他对迟到的时间表显得很冷静，因为他公司的激光雷达在汽车之外还有机会——包括工业、机器人和无人机。Lumotive 还希望将其 LiDAR 用作售后市场选项（不需要通过汽车认证）。Lumotive 似乎在玩一场漫长的游戏，希望以更低的成本与大量汽车市场相交叉，而 Colleran 认为这还需要几年的时间。

在 Debray 看来，投资活动过热的 LiDAR 市场将分“阶段”发展。第一波浪潮已经在一个挤满传统机械激光雷达的市场上发生。Debray 从今年开始看到第二波浪潮，即基于 MEMS 的激光雷达。这些将比上一代激光雷达更小、更便宜。他预测，光学相位阵列 LiDAR、闪光 LiDAR 和 Lumotive 基于 LCM 的 LiDAR 等完全不同的产品将成为第三波浪潮。

超材料 Lumotive的故事离不开超材料。

超材料被定义为“人造结构材料”。超材料的优势在于有机会对其特性或相关设备进行前所未有的控制。超材料不是一种特定的东西，而是一种“设计方法”，可以释放出控制光流和其他波激发的新方法。

杜克大学物理学教授、超材料研究先驱 David Smith 解释说，超材料商业用途的一个很好的例子是 Kymeta 的平板天线技术。Kymeta 已将一种基于超材料的新型卫星天线商业化。

他指出，Kymeta 利用了超材料的“特殊架构”。它的天线可以在没有移相器、相关放大器和其表面每个点的其他组件的情况下以电子方式移动。Smith 说，太多的移相器和放大器“会花钱、消耗功率并需要冷却装置”。

通过应用超材料设计原理，与相控阵相比，Kymeta 能够显着增加其平板天线中天线元件的密度。可以通过激活或停用天线元件来简单地控制相位和幅度。

应用于 Kymeta 天线的超材料架构已适用于 Lumotive 的 LiDAR。史密斯解释说，不同之处在于，虽然过去超表面概念已应用于微波频率，但这是为光学开发的动态超材料的首次使用。

审核编辑 黄昊宇