Tecnologia LiDAR Aprimorada Melhora Detecção de Objetos em Movimento Rápido por Veículos Autônomos

Um carro autônomo tem dificuldade em reconhecer a diferença entre uma criança pequena e uma sacola marrom que aparece repentinamente devido a limitações em como ele detecta objetos usando Detecção e Alcance por Luz (LiDAR). A indústria de veículos autônomos está explorando LiDAR de onda contínua modulada em frequência (FMCW) para resolver este problema.

Pesquisadores construíram uma maneira que este tipo de LiDAR poderia alcançar detecção de alta resolução de objetos próximos em movimento rápido através de controle mecânico e modulação de luz em um chip de silício. LiDAR FMCW detecta objetos escaneando luz laser do topo de um veículo autônomo. Um único feixe laser se divide em um pente de outros comprimentos de onda, chamado microcomb, para escanear uma área. Luz ricocheteia em um objeto e vai para o detector através de um isolador óptico ou circulador, que garante que toda luz refletida acabe no array de detectores. O novo método usa ondas acústicas para permitir ajuste mais rápido destes componentes, o que poderia trazer 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 variando de megahertz a gigahertz. Um array de transdutores MEMS em fase, também usados em celulares para discernir bandas celulares, agita luz em frequências gigahertz lançando uma onda de tensão tipo saca-rolhas em um chip de silício. O movimento de agitação modula a luz de forma que ela só pode viajar em uma direção.

Outros transdutores na mesma tecnologia excitam uma onda acústica que sacode o chip em frequências megahertz, demonstrando controle e ajuste sub-microssegundo do pulso laser microcomb ou soliton. Esta técnica de modulação de luz não apenas integra mecânica com óptica, mas também os processos de fabricação envolvidos, tornando a tecnologia mais viável comercialmente. Os transdutores MEMS são simplesmente fabricados no topo da wafer de fotônica de nitreto de silício com processamento mínimo.

A nova tecnologia poderia fornecer o ímpeto para aplicações de micro-comb em sistemas críticos de energia, como no espaço, centros de dados e relógios atômicos portáteis ou em ambientes extremos, como aqueles com temperaturas criogênicas.