Silicon-Photonik-Lidar-Chip erweitert autonomes Fahrzeug-Sichtfeld

Viele davon nutzen bewegliche Teile, die im Laufe der Zeit abnutzen, was ihre Skalierbarkeit für einen breiteren kommerziellen Einsatz in den Bereichen Verkehr und Industrie erschwert. Größere Scanwinkel: Die Forscher am MIT haben ein integriertes Antennenarray entwickelt, das unerwünschte Kopplungen zwischen Antennen auf einem Silizium-Photonik-Chip reduziert.

Diese Verbesserung ermöglicht es dem Lidar-System, ein größeres Sichtfeld abzutasten, während gleichzeitig eine geringe Rauschleistung beibehalten wird. Silizium-Photonik-Technologie verwendet Licht statt elektrischer Signale zur Informationsverarbeitung. Ingenieure betrachten dies als vielversprechenden Weg hin zu kompakten Lidar-Systemen, da es ermöglicht, optische Hardware auf Halbleiterchips zu integrieren.

Vorherige Lidar-Designs auf Basis der Silizium-Photonik hatten jedoch Schwierigkeiten, periphere Winkel effektiv zu erfassen. Bestehende Methoden zur Erweiterung des Sichtfelds führten häufig zu zusätzlichem Rauschen und einer Verringerung der Messgenauigkeit. Das Team vom MIT hat dieses Problem gelöst, indem es neu gestaltet, wie die Antennen auf dem Chip miteinander interagieren.

Ihr Ansatz unterdrückt Interferenzen, die normalerweise

Ihr Ansatz unterdrückt Interferenzen, die normalerweise während der Weitwinkelabtastung die Signalqualität beeinträchtigen. Die Forscher glauben, dass diese Entwicklung zukünftige Lidar-Systeme für autonomes Fahren, Luftbildvermessung und industrielle Überwachung unterstützen könnte.

Vermeidung beweglicher Teile Herkömmliche Lidar-Sensoren verwenden häufig rotierende Spiegel oder mechanische Abtastsysteme zur Lenkung erhöhen die Kosten und verringern die langfristige Haltbarkeit. Festkörperlidar-Systeme vermeiden dieses Problem, da sie keine beweglichen Komponenten enthalten. Silicon-Photonik-Chips bieten eine Möglichkeit, solche Systeme in kompakten Halbleitergehäusen zu realisieren.

Das neue Design noch weiter, indem es gleichzeitig die Scan-Fähigkeit und die Signalqualität verbessert. Die Forscher gehen davon aus, dass dies Ingenieuren dabei helfen wird, Lidar-Sensoren zu entwickeln, die kleiner sind und sich einfacher in Fahrzeuge, Drohnen und Vermessungsgeräte integrieren lassen.

Leistung und Energieausbeute

Die Technologie könnte zudem die Leistung in anspruchsvollen Umgebungen verbessern, in denen Zuverlässigkeit Monitoring und Luftvermessungsoperationen erfordern häufig präzise Sensormessungen über große Flächen. Zukunft der Lidar-Leistung Die Studie unterstreicht das wachsende Interesse an optischen Phasenarrays, die Licht elektronisch statt mechanisch steuern.

Ingenieure betrachten sie als Schlüsseltechnologie für zukünftige Lidar-Systeme, da sie Laserstrahlen ohne mechanische Bewegung schnell lenken können. Allerdings sind optische Phasenarrays im Hinblick auf den Sichtwinkel und die Signalqualität bisher erheblichen Einschränkungen unterworfen.

Die neue Antennenarray-Architektur des MIT zielt darauf ab, diese Engpässe zu überwinden, während gleichzeitig die für fortschrittliche Navigationssysteme erforderliche Genauigkeit gewahrt bleibt. „Die Funktionalität, die wir in dieser Arbeit demonstrieren, löst ein grundlegendes Problem der integrierten optischen Phased-Array-Technologie und ermöglicht zukünftige LiDAR-Sensoren, die eine deutlich höhere Leistung erbringen können als bisher demonstriert wurde", sagt Jelena Notaros, Robert J.

Shillman Career Development Associate Professor für Elektrotechnik und Informatik am MIT und leitende Autorin der Studie. Die Forschung könnte die Bemühungen zur Kommerzialisierung kommenden Jahren in den Bereichen Verkehr, Robotik, Verteidigung und industrielle Sensorik beschleunigen.