Acest laser minuscul ar putea revoluționa vehiculele autonome

Cursa pentru miniaturizarea tehnologiilor laser a atins o nouă etapă importantă odată cu dezvoltarea unui dispozitiv de dimensiuni extrem de reduse. Această inovație, realizată de cercetători americani, promite să îmbunătățească semnificativ sistemele optice de detecție – în special cele utilizate de vehiculele autonome. Mai compact, mai rapid și mai precis, noul laser deschide calea unei noi generații de lidare și ar putea transforma mai multe domenii tehnologice majore.

Lidarul (Light Detection and Ranging) este un sistem care utilizează impulsuri de lumină laser pentru a cartografia mediul în timp real. Frecvent folosit în vehiculele autonome, el emite fascicule invizibile ochiului uman și măsoară timpul necesar pentru ca acestea să se reflecte în obiectele din jur. Astfel, poate detecta cu precizie dimensiunea, distanța și viteza pietonilor, vehiculelor sau altor obstacole. Cu toate acestea, sistemele lidar actuale sunt adesea complexe și voluminoase, alcătuite din componente mecanice și optice mari, ceea ce le îngreunează integrarea armonioasă în designul vehiculelor. Unele modele, precum cele utilizate de mașinile Waymo, necesită senzori masivi montați pe acoperiș – o soluție care afectează aerodinamica și estetica.

Noul laser, dezvoltat de echipe de la Universitatea din Rochester și Universitatea din California, Santa Barbara, are doar câțiva milimetri în dimensiune, dar oferă performanțe excepționale. Poate emite până la 20 de cvintilioane de impulsuri luminoase pe secundă și este capabil să detecteze obiecte care se deplasează cu până la 40 m/s, de la o distanță de circa 40 de centimetri.

Pentru a-i testa capacitățile, cercetătorii au folosit literele „U” și „R”, formate din piese Lego și atașate unui disc rotativ. Experimentul a demonstrat că laserul poate urmări cu succes obiecte în mișcare rapidă – o cerință esențială pentru utilizarea în condiții reale de trafic.

Unul dintre cele mai impresionante aspecte ale acestei inovații este integrarea, pe un cip minuscul, a unui proces optic complex cunoscut sub numele de blocarea frecvenței Pound-Drever-Hall (PDH). Această tehnică stabilizează frecvența laserului și reduce zgomotul optic, esențial pentru obținerea unor măsurători de mare precizie. Anterior, implementarea sa necesita echipamente voluminoase și specializate – acum, toate acestea sunt disponibile pe un cip reglabil electric.

Deși principalul obiectiv al cercetării este îmbunătățirea lidarurilor pentru vehicule autonome, potențialul acestei tehnologii depășește cu mult acest domeniu. În aviația autonomă, de exemplu, reducerea dimensiunii și greutății senzorilor este esențială pentru eficiența aerodinamică. De asemenea, acest tip de laser ultra-precis ar putea fi utilizat în domenii de vârf precum procesarea informației cuantice sau detectarea undelor gravitaționale – aplicații unde stabilitatea și sensibilitatea extremă sunt critice.

Micul laser dezvoltat de cercetătorii americani marchează un progres major în domeniul fotonicii. Prin combinarea compactității cu performanțele de vârf, el pavează drumul către sisteme lidar mai eficiente și mai ușor de integrat în platforme mobile. Cu sprijinul DARPA și integrarea unor procese sofisticate într-un cip microscopic, această tehnologie arată cum inovațiile de scară microscopică pot avea un impact major asupra tehnologiilor viitorului – și, implicit, asupra vieții noastre cotidiene.

Uneori, adevăratele revoluții încep acolo unde ne așteptăm cel mai puțin: într-un centimetru pătrat.

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România