面向偏振解析4D感知的光学相控阵激光雷达芯片

《Nature Communications》：Optical phased array LiDAR chips towards polarization-resolved 4D sensing

　　基于光学相控阵（OPA）的LiDAR技术为自动驾驶车辆、机器人和航空系统提供了高速、全固态的感知能力。然而，当前的OPA-based LiDAR平台缺乏准确识别和分类材料的能力，限制了其在机器人和机器感知的高级场景理解中的有效性。在这里，我们提出了一种OPA-based LiDAR方法，该方法将硅光子OPA芯片与偏振分辨光学神经网络（PolarONN）芯片集成在一起，直接分析背散射信号的偏振特性。这一集成架构通过联合提供三维几何信息、回波强度和偏振衍生属性，实现了偏振分辨的点云输出，并通过片上PolarONN推断附加逐点材料标签。与用于偏振基材料识别的代表性电子分类后端相比，我们的片上光子推理核心提供了纳秒级响应和较低的推理模块电功率预算。我们通过实验证明了三种代表性材料（木材、石头和钢）的鲁棒实时分类，在距离达10米的范围内分类准确率超过85%。我们的研究确立了一条通向实时偏振分辨LiDAR感知技术的实用途径，显著增强了下一代自主感知技术的能力。