CES 2023展上的前沿光学技术[亲测有效]

前沿技术 (96) 2023-03-24 15:55

作为全球最大的前沿科技首发竞技场,CES展在沉寂了三年之后,终于在2023年迎来新的转机。CES 2023展上,光学和光子学领域创新技术和产品不断涌现,如硅光光子陀螺仪、固态激光雷达、Mini/Micro LED、AR/VR......

  • 硅光子光学陀螺仪面市,属于高精度定位的未来已至

在信息化、智能化时代,陀螺仪在汽车、小型飞行器和手机中的应用需求不断增加,光学陀螺仪的研究也逐渐往小型化和芯片化方向发展。众多集成光学技术中,硅光技术具有集成度高、可大批量生产和与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容的优点,而拥有极大的竞争力和广阔的应用前景。

在CES 2023上,硅光子光学陀螺仪开发商ANELLO Photonics展示了全球首款硅光子光学陀螺仪SIPHOG,该产品能够为各类自主运行应用提供可靠、准确的导航和定位。

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基于PIC的光学陀螺仪

Anello的首席技术官Mike Horton(曾在英特尔公司领导硅光子学的早期工作)在介绍硅光子陀螺仪的一篇技术文章中提到,虽然存在基于MEMS的小型低成本替代方案,但它们不适合工业、航空航天和军事应用中许多的精密应用,因为它们只能在相对较短的时间内稳定。基于光纤陀螺和环形激光陀螺的惯性测量单元耗电、体积大而且价格昂贵,而且环形激光陀螺的结构中使用了大量的固体玻璃,还比较笨重。

高性能光学陀螺仪和低成本MEMS陀螺仪之间的这种巨大市场差距,促使ANELLO将光纤陀螺的成熟性能整合到一个芯片级硅基光电子平台中。ANELLO将这一装置命名为SIPHOG,即硅基光电子光学陀螺,是目前全球最小的光学陀螺仪,能够为各类自主运行应用提供可靠、准确的导航和定位。

硅光子陀螺仪,利用硅光子芯片和激光实现对角速度的计算,未来或将代替现有MEMS陀螺仪,成为高精度定位领域的新技术,在自动驾驶汽车和卡车、建筑、无人机、AR/VR中的精确运动跟踪以及军事场景中具有潜在应用。近几年硅光子芯片快速发展,这一技术距离量产已经越来越近。2021年,ANELLO在A轮融资中筹集了2800万美元,旨在硅光子光纤陀螺仪的商业化落地。谁率先以低成本实现商业化,谁将在未来高精度定位领域抢占先机。

  • 在激光雷达领域,固态、长距离是各家角逐的方向

在刚结束的CES2023上,多家激光雷达企业带来了最新的固态激光雷达,其中有2022年激光雷达销售增长最快的禾赛科技带来全固态激光雷达产品——FT120,搭载纯固态电子扫描技术(E-Scanning),能够在单个芯片上集成由数万个激光接收通道组成的面阵,实现了从1D到2D的飞跃。速腾聚创正式发布了首款全固态补盲激光雷达RS-LiDAR-E1以及第二代智能固态激光雷达RS-LiDAR-M系列产品,其中RS-LiDAR-E1将于2023年下半年实现量产。

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速腾聚创RS-LiDAR-E1产品

海外厂商方面,Innovusion带来了其高性能主视与侧视雷达的完整组合方案,主视雷达 Falcon采用1550 nm光源,最远探测距离达500 m。中短距侧视雷达Robin采用905 nm光源,10% 标准反射率下最远探测距离达180 m。

2022年被称为激光雷达的元年,这一年搭载激光雷达发布的汽车就超过十多款,其中以中国品牌居多。在大家在乎的价格面前,国产激光雷达的成本已经降低到2000美元以内,同时还拥有更优的性能。固态、长距离成为了各家角逐的方向。

激光雷达的周边,也有不错的技术出现。以色列Opsys Tech公司与玻璃制造商AGC的子公司比利时的Wideye合作开发了一种集成激光雷达的挡风玻璃。这两家公司在CES展上展示了一个原型,并计划在今年发布产品。他们声称,在完全兼容的挡风玻璃后面是无缝集成的覆盖120°水平视野的高性能传感器。玻璃对近红外波长透明,可以提供可靠的激光雷达和相机传感器所需的高光学质量。

Opsys和SL Corp.共同开发了一种集成激光雷达的智能尾灯解决方案,两家公司表示,该解决方案最早将于2025年用于量产汽车。该解决方案支持自主泊车和消除车后盲点。

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Opsys和SL Corp.共同开发出集成激光雷达的智能尾灯

  • 在光显示领域,混合波导AR光学大放光彩

显示技术和终端一直是CES重要展示内容之一。在CES2023上,Mini/Micro LED(MLED)和8K电视成为主角,可折叠OLED显示、裸眼3D、光波导等各种显示黑科技碰撞出“睛彩”火花。

三星展示了最新推出的采用背光源调光技术控制量子点Mini LED的Neo QLED系列电视。夏普首次展出其最新一代旗舰产品——Mini LED叠加量子点技术的AQUOS XLED

TCL发布了AR眼镜和VR一体机。TCL RayNeo X2是首款在Micro LED光波导技术上实现双目全彩显示的智能AR眼镜。华硕推出了首款16英寸裸眼3D OLED 笔记本电脑显示技术,用户无需穿戴设备,便可在笔记本电脑上实现沉浸式3D体验。

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TCL RayNeo X2

蚁视展示了三种型号的光学模组——混合波导(Mixed Waveguide)AR光学。混合波导并不属于传统光波导技术,它采用了原创的全新AR光学构型。不同于以衍射波导为代表的波导构型和以Birdbath为代表的反射式构型,混合波导采用了业界首创的偏振折返式AR构型。据悉,已有多家国内外客户签约采购了蚁视混合波导专利技术方案,并将应用于最新一代AR产品中。

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蚁视展示三种型号的光学模组和整机参考设计

Photonic Crystal Co. Ltd.展示了全球首款全透明激光投影电视。其核心技术,光子透明芯片(NanoAR)是一种专有的纳米光学材料,可选择性地控制来自投影仪的光线,同时允许环境光通过。该技术可实现全彩色高清显示,其图像与周围视图重叠。主要应用在数字标牌、汽车智能驾驶舱、AR平视显示器 (AR-HUD)和AR领域。该技术预计将最早在2023年第三季度出现在透明天窗显示应用中。基于光子透明芯片显示技术推出的全透明激光投影电视,刷新行业对透明高清显示的认知。

此次CES展会上可以看到,笔记本逐渐朝着全能化、大屏化发展,能承担更复杂的任务;电视行业新一代显示技术逐步普及,消费者能以更低的门槛享受到更出彩的画质;手机的综合体验也在稳步提升;激光雷达继续在自动驾驶领域深化……在高度信息化的社会里,尤其是消费电子领域,光子技术作为落地的关键支撑技术之一,其发展趋势必将影响着用户的终端体验,引领着人类未来科技的无限畅想。

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