La luz ayuda a los vehículos autónomos a escanear mejor los objetos cercanos que se mueven rápidamente

Un automóvil autónomo tiene dificultades para reconocer la diferencia entre un niño pequeño y una bolsa marrón que aparece de repente debido a las limitaciones en la forma en que detecta los objetos mediante la detección de luz y el alcance (LiDAR). La industria de vehículos autónomos está explorando LiDAR de onda continua modulada en frecuencia (FMCW) para resolver este problema.

Los investigadores han construido una forma en que este tipo de LiDAR podría lograr una detección de mayor resolución de objetos cercanos que se mueven rápidamente a través del control mecánico y la modulación de la luz en un chip de silicio. FMCW LiDAR detecta objetos escaneando la luz láser desde la parte superior de un vehículo autónomo. Un solo rayo láser se divide en un peine de otras longitudes de onda, llamado micropeine, para escanear un área. La luz rebota en un objeto y va al detector a través de un circulador o aislador óptico, lo que garantiza que toda la luz reflejada termine en el conjunto de detectores. El nuevo método utiliza ondas acústicas para permitir un ajuste más rápido de estos componentes, lo que podría brindar una detección FMCW LiDAR de mayor resolución de objetos cercanos.

La tecnología integra transductores de sistemas microelectromecánicos (MEMS) hechos de nitruro de aluminio para modular el micropeine a altas frecuencias que van desde megahercios hasta gigahercios. Una serie de transductores MEMS en fase, que también se utilizan en los teléfonos móviles para discernir las bandas celulares, agita la luz a frecuencias de gigahercios al lanzar una onda de tensión similar a un sacacorchos en un chip de silicio. El movimiento de agitación modula la luz de modo que solo puede viajar en una dirección.

Otros transductores con la misma tecnología excitan una onda acústica que sacude el chip a frecuencias de megahercios, lo que demuestra el control y la sintonización de submicrosegundos del micropeine o solitón del pulso láser. Esta técnica de modulación de la luz no solo integra la mecánica con la óptica, sino también los procesos de fabricación involucrados, lo que hace que la tecnología sea más viable comercialmente. Los transductores MEMS simplemente se fabrican sobre la oblea fotónica de nitruro de silicio con un procesamiento mínimo.

La nueva tecnología podría proporcionar el ímpetu para las aplicaciones de microcombinación en sistemas de energía crítica como en el espacio, centros de datos y relojes atómicos portátiles o en entornos extremos como aquellos con temperaturas criogénicas.