LIDAR на чипе: быстрое и дешевое сканирование

Радар можно спрятать за решетку радиатора или под пластиковую деталь кузова автомобиля, но лазерный аналог — LIDAR, обычно выпирает в виде коробки над бампером или цилиндрической башенки на крыше. И все это из-за того, что лазерный луч должен направляться механической системой.

Плюс к тому, что LIDAR'ы громоздкие, на сегодняшний день — это, еще, и очень дорогие устройства. Сегодня они устанавливаются только на экспериментальных беспилотных автомобилях. По заверениям DARPA, в ближайшее время это изменится.

Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) продемонстрировала систему LIDAR-на-чипе (LIDAR-on-a-chip), которая управляет электронным пучком также, как сегодня это делают радары — используя массив из большого числа излучателей, которые позволяют получать сигналы с несколько отличающимися фазами.  Таким образом, новый фазированный массив формирует синтетический луч, который может создавать развертку с частотой 100 кГц. Это в 10000 раз быстрее, чем сегодня это делают самые быстрые лазерные формирователи изображений.

Как и все названия у военных, устройство имеет длинное название, от которого формируется аббревиатура SWEEPER: Short-range Wide-field-of-view Extremely agile Electronically steered Photonic EmitteR (широкоугольный сверхдинамичный фотоизлучатель с электронным управлением, предназначенный для ближних дистанций).

Правда, экспериментальная система покрывает только 51° область, но это лучший результат, которого удавалось достигнуть, используя системы на одном чипе. Это более чем достаточно. Главный козырь в том, что, разместив несколько таких сенсоров вокруг транспортного средства при помощи центрального контроллера можно собрать прекрасную панораму.

Основная проблема для изобрателей устройства состояла в том, каким образом снять сформированный луч не в радио, а в оптическом диапазоне, где приходится иметь дело с примерно в тысячу раз меньшей длинной волны. «Это означает, что все элементы массива должны размещаться на расстоянии в несколько микрон друг от друга и, что в процессе производства возмущения окружающей среды в пределах 100 нм могут снизить эффективность или же сместить весь массив» — поясняет DARPA.

В проекте эта проблема была решена при помощи фотолитографического мастерства, которым владеют исследователи из Калифорнийского Университета в Беркли и Санта-Барбаре, лаборатории HRL и Массачусетского Технологического Института.

В DARPA считают, что есть все основания ожидать, что технология поддается массовому производству. Это, конечно же, снизило бы стоимость чипов, позволив использовать их в автомобилях, коптерах, роботах и еще во множестве различных областей.

Источник: IEEE Spectrum

[add_ratings]