Intel子公司Mobileye的Lidar技术

在CES2021上，Intel的子公司Mobileye展示了他们基于硅光芯片的Lidar技术，并有望2025年实现量产。Mobileye采用FMCW的技术方案，这里着重介绍一下相关的Lidar方案。

先简单介绍下Mobileye公司，它是一家以色列初创公司，成立于1999年，其主要产品为ADAS(advanced driver assistant system), 市场占有率约80%，它在2017年被Intel以153亿美金收购。

Mobileye的激光雷达采用了FMCW这一技术方案，所谓FMCW, 全称是frequency modulated continous wave, 顾名思义，有两点，

1）其激光源采用连续光，而不是脉冲光

2）激光源的频率在连续变化

其工作原理图如下图所示，

(图片来自文献1)

激光器发射出的光分为两部分，一部分传输到目标物体处，一部分保留在本地。经物体反射回来的光，与本地的光发生干涉，两者之间的频率差可以通过外差相干检测的办法获得。激光器到物体的距离，与拍频的频率成正比，由此可以推断出物体的距离，

此外还可以基于多普勒效应，推算出物体的速度，如下图所示，

(图片来自文献1)

FWCW的主要优势有以下几个方面：

1) 由于基于相干检测的方案，其探测灵敏度高

2）抗干扰能力强，只有满足特定频率条件的光才会被检测到，不受环境辐射、天气、其他激光雷达的影响

3）可以同时测量位置和速度

如果将FMCW方案所涉及到的光学元件全部片上集成，似乎和transceiver非常相似，有Tx端和Rx端。

Intel在硅光领域深耕了数十年，更是业界唯一可以实现III-V与硅异质集成激光器的玩家，也是为数不多的可以量产硅光transceiver的公司之一。利用其在异质集成激光器方面的积累，实现频率可调谐的激光源，这是Mobileye的优势之一。Mobileye在CES2021上并没有展示太多的技术细节，只有一幅照片，看不出太多的技术细节。

小豆芽找到了一篇Ghent大学的文章，可以做一下参考，其光路如下图所示，

（图片来自文献2）

光芯片中的主要光器件为分束器、探测器，Tx和Rx各有8个通道，看上去非常简单，系统需要一个外置的可调谐激光源。

以上是对FMCW技术的简单介绍，Mobileye借助于Intel在硅光领域的深厚积累，会大大加速其Lidar产品的研发进度。伴随着自动驾驶时代的来临，Lidar作为硅光的一个重要应用，如果能实现量产，也会促进硅光领域的进步，而不仅限于光模块。

文章中如果有任何错误和不严谨之处，还望大家不吝指出，欢迎大家留言讨论。也欢迎大家向我提问，小豆芽会尽自己的能力给出解释。另外，微信讨论3群还有空位，有需要的朋友可以加入进来讨论硅光技术。大家也可以添加我的个人微信photon_walker。

参考文献：

1. P. Sandborn, PhD thesis, "FMCW Lidar: Scaling to the Chip-Level and Improving Phase-Noise-Limited Performance"
2. A. Martin, et.al., "Photonic Integrated Circuit-BasedFMCW Coherent LiDAR", Journal of Lightwave Technology 36, 4640(2018)