如下图所示。在激光器的顶部或者底部装有伺服电机,通过旋转反射镜片控制激光进行扫描。通常机械式激光雷达在垂直方向上排布多束激光,称为多线束雷达。配合反射镜片的旋转,形成多层的三维扫描图像。
此外,在电动的一维扫描镜片下面增加安装一个电极,也可实现激光雷达的2维扫描。其中,垂直方向的扫描通过对激光阵列的迅速开关控制,通常可以达到上千Hz的扫描频率。水平方向通过反射镜的旋转控制,扫描频率一般为几十赫兹,反射镜的共振频率(该频率驱动效率高,称为动态协振工作模式)由以下经典公式确定:
该技术路线可以部分解决激光雷达低激光功率密度和低信噪比的问题,向实现用于自动驾驶汽车的商用LiDAR迈进了一步。然而,微机电雷达需要额外的对准和组装工作才能将多个激光器对准MEMS镜板。使用如此小的MEMS反射镜进行激光准直的潜在问题可能会导致LiDAR的角分辨率较差,影响激光雷达的测量精度。
用于皮秒掺镱(Yb)激光器的高功率反射镜设计用于掺镱激光器的基频、二倍频、三倍频和四倍频。每个反射镜镀有高激光诱导损伤阈值(LIDT)介质膜,非常适合微加工和激光材料加工等高功率应用。这些镀膜在45°入射角使用时能够最大程度地减少不同偏振光的性能差异,S偏振光和P偏振光的反射率分别大于99%和98.5%。为了确保入射激光束可以聚焦成高质量光斑,每个反射镜的前表面都达到<λ/10精密级平整度。
这项新研究使用对传播的激光束生成了层状等离子体反射镜,对传播的激光束在等离子体中产生拍波,扰动电子和离子,将其分成了规则的层状结构,就像非常坚固、高反射率的反射镜。