A luz ajuda os veículos autônomos a detectar melhor objetos próximos em movimento rápido

Um carro autônomo tem dificuldade em reconhecer a diferença entre uma criança pequena e uma bolsa marrom que aparece de repente devido a limitações na forma como detecta objetos usando o Light Detection and Ranging (LiDAR). A indústria de veículos autônomos está explorando o LiDAR de onda contínua modulada em frequência (FMCW) para resolver esse problema.

Os pesquisadores construíram uma maneira que esse tipo de LiDAR poderia alcançar a detecção de alta resolução de objetos próximos em movimento rápido por meio de controle mecânico e modulação de luz em um chip de silício. O FMCW LiDAR detecta objetos escaneando a luz laser do topo de um veículo autônomo. Um único feixe de laser se divide em um pente de outros comprimentos de onda, chamado micropente, para escanear uma área. A luz é refletida de um objeto e vai para o detector através de um isolador óptico ou circulador, o que garante que toda a luz refletida termine no conjunto de detectores. O novo método usa ondas acústicas para permitir um ajuste mais rápido desses componentes, o que pode trazer a detecção FMCW LiDAR de alta resolução de objetos próximos.

A tecnologia integra sistemas microeletromecânicos (MEMS) transdutores feitos de nitreto de alumínio para modular o microcomb em altas frequências que variam de megahertz a gigahertz. Uma série de transdutores MEMS em fases, também usados ​​em telefones celulares para discernir bandas celulares, agita a luz em frequências gigahertz ao lançar uma onda de estresse semelhante a um saca-rolhas em um chip de silício. O movimento de agitação modula a luz de tal forma que ela só pode viajar em uma direção.

Outros transdutores na mesma tecnologia excitam uma onda acústica que sacode o chip em frequências de megahertz, demonstrando controle sub-microssegundo e ajuste do microcomb de pulso de laser ou soliton. Esta técnica de modulação de luz não só integra a mecânica com a ótica, mas também os processos de fabricação envolvidos, tornando a tecnologia mais viável comercialmente. Os transdutores MEMS são simplesmente fabricados em cima do wafer fotônico de nitreto de silício com processamento mínimo.

A nova tecnologia pode fornecer o impulso para aplicações de micro-comb em sistemas de energia crítica, como no espaço, data centers e relógios atômicos portáteis ou em ambientes extremos, como aqueles com temperaturas criogênicas.