Un laser de dimensiunea unui ban promite să îmbunătățească „vederea” mașinilor fără șofer, oferind o percepție mult mai clară asupra mediului înconjurător

O echipă de cercetători a dezvoltat un laser ultrasensibil de dimensiunea unui ban, care ar putea transforma semnificativ tehnologia lidar utilizată în vehiculele autonome. Acest dispozitiv promite să ofere o percepție mult mai clară și precisă asupra mediului înconjurător, atât pentru automobilele fără șofer, cât și pentru alte aplicații științifice și industriale.

Laserul este conceput să îmbunătățească o tehnică științifică numită metrologie optică, prin care se utilizează lumina pentru a măsura și identifica obiecte. Printre aplicațiile vizate se află tehnologia lidar (light detection and ranging), folosită deja în vehiculele autonome pentru a colecta date în timp real necesare navigației.

Cum funcționează lidar și ce aduce nou laserul miniatural

Sistemele lidar funcționează prin emiterea unor raze laser invizibile ochiului uman, care sunt reflectate de obiectele din jur. Astfel, se obțin informații despre distanța, mărimea și viteza pietonilor, vehiculelor sau obstacolelor aflate în proximitate. Echipa de cercetare de la Universitatea Rochester și Universitatea California din Santa Barbara afirmă că tehnologiile actuale sunt complexe și expuse riscului de erori, iar noul laser poate colecta date vaste și sofisticate cu o viteză și o precizie mult superioare.

Piața imobiliară europeană se reconfigurează: țările unde vânzările de locuințe explodează și cele unde piața se prăbușește

12:52

Primele imagini cu Renault Twingo EV. Cât va costa electricul urban

12:35

Shixin Xue, autorul principal al studiului, doctorand în inginerie electrică și optică la Universitatea Rochester, a explicat, pentru LiveScience:

„O formă avansată de lidar, cunoscută ca frequency-modulated continuous-wave LiDAR, necesită o gamă largă și o ajustare rapidă a frecvenței laserului, iar laserul nostru poate face exact acest lucru.”

Demonstrații spectaculoase și precizie pe obiecte în mișcare rapidă

Pentru a evidenția capacitatea device-ului, cercetătorii l-au utilizat pentru a distinge literele „U” și „R” construite din cărămizi Lego, amplasate pe un disc rotativ. Acest experiment confirmă abilitatea laserului de a urmări detalii pe obiecte aflate în mișcare rapidă, o caracteristică vitală în navigația vehiculelor autonome, dar și în alte domenii.

Studiul detaliat al noii tehnologii a fost publicat pe 30 mai în revista Light: Science & Applications.

Miniaturizarea echipamentelor pentru stabilizarea frecvenței laserului

Un alt aspect important al inovației este reducerea drastică a echipamentului necesar pentru procesul Pound-Drever-Hall (PDH) de stabilizare a frecvenței laserului, folosit pentru a diminua zgomotul acestuia. Până acum, aparatura necesară ocupa spațiul unui calculator desktop, incluzând laserul, izolatorul, modulatorul acustic optic și modulatorul de fază.

„Este un proces extrem de important, folosit în ceasurile optice care măsoară timpul cu o precizie excepțională, dar care cerea mult echipament. Noi am reușit să integram toate aceste componente într-un cip mic, care poate fi reglabil electric,” spune Xue.

Impactul asupra viitoarelor tehnologii autonome și alte domenii

Pe termen lung, acest laser compact ar putea duce la sisteme lidar mult mai performante, integrate în vehicule autonome compacte ce necesită un profil aerodinamic redus. În prezent, sistemele autonome folosite de companii ca Waymo se bazează pe senzori voluminoși montați pe acoperișul mașinii, care afectează aerodinamica.

Noua tehnologie ar putea fi utilă nu doar în mașinile autonome, ci și în alte sectoare care necesită lasere ultra-precise, cum ar fi procesarea informațiilor cuantice sau detectarea undelor gravitaționale.

Performanțe impresionante și sprijin guvernamental

Echipamentul a demonstrat că poate emite 20 de cvintilioane de pulsații luminoase pe secundă și poate măsura obiecte care se deplasează cu până la 40 metri pe secundă, chiar de la o distanță mică de 0,4 metri. Totodată, dispozitivul s-a dovedit extrem de fiabil, funcționând continuu până la 60 de minute în testări.

Cercetarea a fost parțial finanțată de Agenția de Proiecte pentru Cercetare Avansată a Apărării din SUA (DARPA) în cadrul programului pentru sisteme optice microscale universale, LUMOS, ce urmărește dezvoltarea tehnologiilor fotonice prin crearea unor mașinării mai complexe și mai puternice.

Această invenție promite să transforme radical multiple domenii tehnologice, începând de la industria auto și până la cercetarea fizicii fundamentale. Laserul miniatural și performant ar putea fi cheia pentru apariția unui nou val de inovații care să redefinească modul în care percepem și interacționăm cu mediul înconjurător.