Technologie LiDAR améliorée améliore la détection d'objets en mouvement rapide pour véhicules autonomes

Une voiture autonome a du mal à reconnaître la différence entre un bambin et un sac marron qui apparaît soudainement en raison de limitations dans la façon dont elle détecte les objets en utilisant la détection et télémétrie par lumière (LiDAR). L'industrie des véhicules autonomes explore le LiDAR à onde continue à modulation de fréquence (FMCW) pour résoudre ce problème.

Des chercheurs ont construit un moyen pour que ce type de LiDAR puisse atteindre une détection de plus haute résolution d'objets rapides à proximité grâce au contrôle mécanique et à la modulation de la lumière sur une puce en silicium. Le LiDAR FMCW détecte les objets en balayant la lumière laser depuis le toit d'un véhicule autonome. Un seul faisceau laser se divise en un peigne d'autres longueurs d'onde, appelé micropeigne, pour balayer une zone. La lumière rebondit sur un objet et va au détecteur à travers un isolateur optique ou un circulateur, ce qui assure que toute la lumière réfléchie se retrouve au niveau du réseau de détecteurs. La nouvelle méthode utilise des ondes acoustiques pour permettre un accord plus rapide de ces composants, ce qui pourrait apporter une détection FMCW LiDAR de plus haute résolution d'objets proches.

La technologie intègre des transducteurs de systèmes microélectromécaniques (MEMS) faits de nitrure d'aluminium pour moduler le micropeigne à des fréquences élevées allant de mégahertz à gigahertz. Un réseau de transducteurs MEMS à réseau phasé, également utilisés dans les téléphones portables pour discerner les bandes cellulaires, agite la lumière à des fréquences gigahertz en lançant une onde de contrainte en forme de tire-bouchon dans une puce en silicium. Le mouvement d'agitation module la lumière de telle sorte qu'elle ne peut voyager que dans une seule direction.

D'autres transducteurs dans la même technologie excitent une onde acoustique qui secoue la puce à des fréquences mégahertz, démontrant un contrôle et un accord sous-microseconde de l'impulsion laser micropeigne ou soliton. Cette technique de modulation de lumière n'intègre pas seulement la mécanique avec l'optique, mais aussi les processus de fabrication impliqués, rendant la technologie plus viable commercialement. Les transducteurs MEMS sont simplement fabriqués sur la plaquette photonique en nitrure de silicium avec un traitement minimal.

La nouvelle technologie pourrait fournir l'impulsion pour des applications de micropeigne dans des systèmes critiques en énergie tels que dans l'espace, les centres de données, et les horloges atomiques portables ou dans des environnements extrêmes tels que ceux avec des températures cryogéniques.