作為一種光探測系統，激光雷達（LiDAR）可以實現高分辨率、高精度的測距、測速以及精確的物體感知。憑借探測距離遠、相干性好、時空分辨率高等優點，激光雷達被廣泛應用于機器人、自動駕駛、安防、環境監測等領域。MEMS微鏡作為一種微光機電系統（MOEMS），已廣泛應用于醫療、汽車、消費和軍事電子等眾多領域。當前，業界對具有廣闊前景的小型激光雷達的需求不斷增長。之前，已有研究開發了大量使用電熱、靜電、壓電和電磁驅動的微鏡。其中，電磁微鏡憑借體積小、偏轉角度大、驅動電壓低、功耗低等優點而受到廣泛關注。

電磁諧振微鏡在激光雷達研究中正發揮著越來越重要的作用，但空氣和結構阻尼導致的能量損耗比較嚴重。因此，微鏡當前的開發難題在于功耗和偏轉角度。電路或算法調制可用于實現微鏡的開環驅動。微鏡的初級激勵可通過固定頻率信號激勵實現。由于系統的阻尼作用，開環驅動會限制掃描范圍和振動連續性。

自動增益電路（AGC）和鎖相環（PLL）是實現MEMS諧振器閉環驅動的兩種常見電路。然而，由晶體振蕩器、位置敏感探測器（PSD）和模數轉換器（ADC）電路組成的系統增加了芯片面積和系統復雜性。已有的研究表明，需要一種低功耗、緊湊型微鏡來優化激光雷達系統。

據麥姆斯咨詢介紹，東南大學的研究人員提出了一種電磁微鏡驅動系統，該研究成果已發表于Sensors期刊。研究人員通過系統級建模演示了該系統的自振蕩模式，為激光雷達中高性能電磁微鏡芯片的研究提供了基礎。該研究利用集成的壓阻傳感器實現了偏轉角檢測，具有良好的靈敏度和線性度，最大速率為24.45 mV/deg。壓阻傳感器集成在微鏡偏轉梁的末端，大大節省了空間和整體復雜性。PLL電路實現了系統驅動和頻率跟蹤的連續諧振。該微鏡系統以緊湊的電路解決了開環驅動不穩定的問題。同時，與ADC或現場可編程門陣列（FPGA）相比，系統的復雜性和占用的芯片面積都有所減少，證實了實現低功耗和輕量級設計的可能性。

由于用微鏡取代了機械掃描結構，實現了高速和高精度掃描。這些優勢有助于激光雷達在環境檢測和無人駕駛等應用場景中的研發。由于自振蕩，該系統在仿真中實現了4000 Hz和±37.6°的穩定掃描，與之前的研究相比大大提高了偏轉角度和掃描頻率。本研究驗證了微鏡系統的有效性，為進一步研究高性能激光雷達微鏡芯片奠定了基礎。

審核編輯：彭菁