Свет помогает автономным транспортным средствам лучше сканировать близлежащие быстро движущиеся объекты

Беспилотному автомобилю трудно распознать разницу между малышом и коричневой сумкой, которая внезапно появляется из-за ограничений в том, как он воспринимает объекты с помощью обнаружения света и определения дальности (LiDAR). Индустрия автономных транспортных средств исследует LiDAR с частотно-модулированной непрерывной волной (FMCW), чтобы решить эту проблему.

Исследователи разработали способ, которым этот тип LiDAR может обеспечить обнаружение близлежащих быстро движущихся объектов с более высоким разрешением за счет механического управления и модуляции света на кремниевом чипе. FMCW LiDAR обнаруживает объекты, сканируя лазерный луч сверху автономного транспортного средства. Один лазерный луч разделяется на гребенку с другими длинами волн, называемую микрогребенкой, для сканирования области. Свет отражается от объекта и проходит к детектору через оптический изолятор или циркулятор, что гарантирует, что весь отраженный свет попадет в массив детекторов. В новом методе используются акустические волны для более быстрой настройки этих компонентов, что может обеспечить обнаружение ближайших объектов FMCW LiDAR с более высоким разрешением.

Технология объединяет преобразователи микроэлектромеханических систем (МЭМС), изготовленные из нитрида алюминия, для модуляции микросоты на высоких частотах в диапазоне от мегагерц до гигагерца. Массив фазированных МЭМС-преобразователей, также используемых в мобильных телефонах для распознавания диапазонов сотовой связи, возбуждает свет на гигагерцовой частоте, запуская волну напряжения, похожую на штопор, в кремниевый чип. Перемешивание модулирует свет таким образом, что он может двигаться только в одном направлении.

Другие преобразователи с той же технологией возбуждают акустическую волну, которая сотрясает чип на мегагерцовых частотах, демонстрируя субмикросекундное управление и настройку микрогребенки или солитона лазерного импульса. Этот метод модуляции света не только объединяет механику с оптикой, но и задействованные процессы изготовления, что делает технологию более рентабельной. Преобразователи MEMS просто изготавливаются поверх фотонной пластины из нитрида кремния с минимальной обработкой.

Новая технология может стать стимулом для применения микрогребенки в энергокритичных системах, таких как космос, центры обработки данных и портативные атомные часы, или в экстремальных условиях, например при криогенных температурах.