Verbeterde LiDAR Technologie Verbetert Autonome Voertuig Detectie van Snel Bewegende Objecten

Een zelfrijdende auto heeft moeilijkheden het verschil te herkennen tussen een peutertje en een bruine tas die plotseling verschijnt vanwege beperkingen in hoe het objecten zintuigt met Light Detection and Ranging (LiDAR). De autonome voertuig industrie verkent frequency modulated continuous wave (FMCW) LiDAR om dit probleem op te lossen.

Onderzoekers hebben een manier gebouwd waarop dit type LiDAR hogere-resolutie detectie van nabije snel bewegende objecten kan bereiken door mechanische controle en modulatie van licht op een silicium chip. FMCW LiDAR detecteert objecten door laserlicht van de top van een autonoom voertuig te scannen. Een enkele laserbundel splitst in een kam van andere golflengtes, genaamd een microcomb, om een gebied te scannen. Licht kaatst van een object en gaat naar de detector door een optische isolator of circulator, wat zorgt dat alle gereflecteerde licht op de detector array eindigt. De nieuwe methode gebruikt akoestische golven om snellere afstelling van deze componenten mogelijk te maken, wat hogere-resolutie FMCW LiDAR detectie van nabije objecten kan brengen.

De technologie integreert microelectromechanische systemen (MEMS) transducers gemaakt van aluminium nitride om de microcomb te moduleren bij hoge frequenties variërend van megahertz tot gigahertz. Een array van gefaseerde MEMS transducers, ook gebruikt in mobiele telefoons om cellulaire banden te onderscheiden, roert licht op gigahertz frequenties door een kurkentrekker-achtige spanning golf in een silicium chip te lanceren. De roerbeweging moduleert licht zodanig dat het alleen in één richting kan reizen.

Andere transducers in dezelfde technologie exciteren een akoestische golf die de chip schudt bij megahertz frequenties, demonstrerend sub-microseconde controle en afstelling van de laser puls microcomb of soliton. Deze lichtmodulatie techniek integreert niet alleen mechanica met optica maar ook de fabricageprocessen betrokken, wat de technologie commercieel meer haalbaar maakt. De MEMS transducers worden simpelweg gefabriceerd bovenop de silicium nitride photonica wafer met minimale verwerking.

De nieuwe technologie kan de impuls geven voor micro-comb toepassingen in vermogen-kritische systemen zoals in de ruimte, datacenters, en draagbare atoomklokken of in extreme omgevingen zoals die met cryogene temperaturen.