Cahaya Membantu Kendaraan Otonom Memindai Lebih Baik Objek Bergerak Cepat Terdekat

Mobil self-driving sulit mengenali perbedaan antara balita dan tas cokelat yang tiba-tiba muncul karena keterbatasan dalam mendeteksi objek menggunakan Light Detection and Ranging (LiDAR). Industri kendaraan otonom sedang menjajaki frekuensi termodulasi gelombang kontinu (FMCW) LiDAR untuk memecahkan masalah ini.

Para peneliti telah membangun cara agar jenis LiDAR ini dapat mencapai deteksi resolusi lebih tinggi dari objek yang bergerak cepat di dekatnya melalui kontrol mekanis dan modulasi cahaya pada chip silikon. FMCW LiDAR mendeteksi objek dengan memindai sinar laser dari atas kendaraan otonom. Sebuah sinar laser tunggal terbagi menjadi sisir panjang gelombang lain, yang disebut microcomb, untuk memindai suatu area. Cahaya memantul dari suatu objek dan pergi ke detektor melalui isolator optik atau circulator, yang memastikan semua cahaya yang dipantulkan berakhir di array detektor. Metode baru ini menggunakan gelombang akustik untuk memungkinkan penyetelan komponen ini lebih cepat, yang dapat menghadirkan deteksi FMCW LiDAR dengan resolusi lebih tinggi untuk objek di sekitar.

Teknologi ini mengintegrasikan transduser sistem mikroelektromekanis (MEMS) yang terbuat dari aluminium nitrida untuk memodulasi microcomb pada frekuensi tinggi mulai dari megahertz hingga gigahertz. Serangkaian transduser MEMS bertahap, juga digunakan di ponsel untuk membedakan pita seluler, menggerakkan cahaya pada frekuensi gigahertz dengan meluncurkan gelombang tegangan seperti pembuka botol ke dalam chip silikon. Gerakan pengadukan memodulasi cahaya sedemikian rupa sehingga hanya dapat bergerak dalam satu arah.

Transduser lain dalam teknologi yang sama membangkitkan gelombang akustik yang mengguncang chip pada frekuensi megahertz, menunjukkan kontrol sub-mikrodetik dan penyetelan microcomb atau soliton pulsa laser. Teknik modulasi cahaya ini tidak hanya mengintegrasikan mekanika dengan optik tetapi juga proses fabrikasi yang terlibat, membuat teknologi lebih layak secara komersial. Transduser MEMS hanya dibuat di atas wafer fotonik silikon nitrida dengan pemrosesan minimal.

Teknologi baru ini dapat memberikan dorongan untuk aplikasi sisir mikro dalam sistem kritis daya seperti di ruang angkasa, pusat data, dan jam atom portabel atau di lingkungan ekstrem seperti suhu kriogenik.