Een nieuw tijdperk in zelfrijdende auto's: een laser ter grootte van een munt

Onderzoekers van de Universiteit van Rochester en de Universiteit van Californië, Santa Barbara, hebben een laser ter grootte van een munt ontwikkeld waarmee zelfrijdende voertuigen hun omgeving veel nauwkeuriger kunnen waarnemen. De laser is naar verluidt ontworpen om de wetenschappelijke techniek van "optische metrologie" te verbeteren, die licht gebruikt om objecten te meten en te identificeren.

Deze miniatuurlaser zou kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van lidartechnologie (lichtdetectie en afstandsbepaling). Lidarsystemen analyseren onzichtbare lichtsignalen die door lasers van omringende objecten worden gereflecteerd om informatie te verzamelen over hun grootte, afstand en snelheid. Dit helpt zelfrijdende voertuigen veilig te navigeren.

Onderzoekers stellen dat huidige lidarsystemen ontoereikend zijn vanwege hun complexe structuur en foutgevoeligheid. De nieuw ontwikkelde laser zou omgevingsgegevens veel sneller en nauwkeuriger kunnen verzamelen.

Volgt bewegende objecten beter

Shixin Xue, promovendus in het team, legde uit dat de laser die ze ontwikkelden de brede en snelle frequentieafstemming kan bieden die nodig is voor frequentiegemoduleerde continue-golf lidar (FMCW LiDAR), een geavanceerd type lidar. Deze mogelijkheid stelt zelfrijdende voertuigen in staat om bewegende objecten nauwkeuriger te volgen.

Om de gevoeligheid van de laser aan te tonen, merkten de onderzoekers op dat de laser de letters "U" en "R" van Legoblokjes op een draaiende schijf kon detecteren. Dit toont aan dat de laser zelfs in snel bewegende objecten details kan herkennen.

Xue benadrukte ook dat ze erin geslaagd zijn om alle componenten van het Pound-Drever-Hall (PDH) frequentievergrendelingsproces in de laser te integreren. Dit proces, waarvoor normaal gesproken apparatuur ter grootte van een desktopcomputer nodig is, kan nu op een kleine chip worden uitgevoerd. Dit maakt de laser zowel kleiner als veelzijdiger.

HET KAN OOK IN VLIEGTUIGEN WORDEN GEBRUIKT

De nieuwe laser zou ook gebruikt kunnen worden in systemen die een lage luchtweerstand vereisen, zoals autonome vliegtuigen. Ook zou hij ingezet kunnen worden in gebieden die zeer gevoelige lasersystemen vereisen, zoals kwantuminformatieverwerking of de detectie van zwaartekrachtgolven.

Volgens het onderzoek kan de laser 20 triljoen (miljard miljard) lichtpulsen per seconde uitzenden en objecten detecteren die met een snelheid van 40 meter per seconde bewegen vanaf een afstand van 40 centimeter. Hij kan bovendien 60 minuten lang betrouwbaar werken.

Het ontwikkelingsproces werd ook ondersteund door de Amerikaanse Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). Het werk werd uitgevoerd in het kader van DARPA's LUMOS-programma (Lasers for Universal Microscale Optical Systems).