Lidar
Pesquisadores dinamarqueses desenvolveram uma nova tecnologia de direcionamento de luz de estado sólido, embutida dentro de um chip, que oferece uma rota promissora para sistemas Lidar pequenos, econômicos e de alto desempenho.
O Lidar (Light Detection And Ranging), também conhecido como radar de luz, usa pulsos de laser para capturar informações em 3D sobre uma cena ou objeto.
Ele já é usado em uma ampla gama de aplicações, como carros sem motorista, comunicações ópticas de espaço livre, holografia 3D, sensoriamento biomédico e realidade virtual.
Com tanta versatilidade e capacidade, tudo o que falta é miniaturizar o radar de luz, já que os equipamentos atuais são grandes, consomem muita energia e dependem de dispositivos mecânicos, microespelhos que precisam se movimentar para direcionar os feixes de luz para que eles varram toda a cena.
“O direcionamento de feixe óptico é uma tecnologia-chave para os sistemas Lidar, mas os sistemas convencionais de direção de feixe baseados em mecânica são volumosos, caros, sensíveis à vibração e limitados em velocidade,” disse Hao Hu, da Universidade Técnica da Dinamarca. “Embora dispositivos conhecidos como matrizes ópticas em fase (OPAs), baseadas em chip, possam direcionar a luz de maneira rápida e precisa de maneira não-mecânica, até agora esses dispositivos apresentam baixa qualidade de feixe e um campo de visão tipicamente abaixo de 100 graus.” Informações do portal Inovação Tecnológica.
Imagem: Yong Liu
Guia de luz de estado sólido
As OPAs (matrizes ópticas em fase) direcionam a luz controlando eletronicamente o perfil de fase para formar padrões de luz específicos. A maioria usa uma matriz de guias de onda para emitir muitos feixes de luz e, em seguida, aplica uma interferência no campo distante (longe do emissor) para formar o padrão.
No entanto, esses emissores de guia de onda são tipicamente espaçados uns dos outros, gerando múltiplos feixes no campo distante, o que cria um efeito conhecido como serrilhamento (aliasing). Para evitar esse serrilhamento e alcançar um campo de visão de 180°, os emissores precisam estar próximos, mas isso causa forte interferência entre emissores adjacentes e degrada a qualidade do feixe. Assim, até agora, havia um perde-ganha entre o campo de visão e a qualidade do feixe.
Para superar essa dificuldade, os pesquisadores projetaram um novo tipo de OPA que substitui os múltiplos emissores por uma grade traçada em uma pastilha, de forma a criar um único emissor. Essa configuração elimina o erro de serrilhamento porque os canais adjacentes na grade podem ficar muito próximos uns dos outros. E o acoplamento entre os canais adjacentes não é prejudicial porque tudo funciona no campo próximo (próximo ao único emissor) – a luz pode então ser emitida para o campo distante com o ângulo desejado.
“Nossa nova OPA baseada em chip mostra um desempenho sem precedentes e supera os problemas de longa data das OPAs ao obter simultaneamente direcionamento de feixe 2D sem serrilhamento em todo o campo de visão de 180°, e alta qualidade do feixe, com um baixo nível de lóbulo lateral,” disse Hu.
