Yeni silikon fotonik çip lidar maliyetlerini düşürecek

ABD'li mühendisler, hareketli mekanik parçalara ihtiyaç duymadan ışığı yönlendirebilen silikon fotonik lidar çipi geliştirdi.

Otonom araçlar, dronlar, robotlar ve endüstriyel izleme sistemlerinde kullanılan lidar teknolojisi, makinelerin çevrelerini üç boyutlu olarak algılamasını sağlıyor. Kızılötesi ışık darbeleri göndererek yansımaları ölçen bu sistemler, gerçek zamanlı ve ayrıntılı çevre haritaları oluşturabiliyor. Ancak bugün kullanılan yüksek performanslı lidar sensörleri genellikle büyük, pahalı ve hareketli mekanik parçalara bağlı yapılarla çalışıyor. Bu parçalar zamanla aşınabiliyor ve sistemin maliyetini artırıyor. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü araştırmacıları, bu soruna çözüm olabilecek yeni bir silikon fotonik lidar çipi geliştirdi. Çalışma, hareketli parça kullanmadan ışığın elektronik olarak yönlendirilebildiğini gösteriyor.IŞIK ELEKTRONİK OLARAK YÖNLENDİRİLİYORMIT ekibinin geliştirdiği sistem, elektriği değil ışığı kontrol eden silikon fotonik teknolojisine dayanıyor. Nature Communications dergisinde yayımlanan çalışmada, lidar ışınlarının entegre optik faz dizisi üzerinden yönlendirilebildiği belirtildi. Bu yapı sayesinde ışığın farklı yönlere gönderilmesi için dönen mekanik ünitelere ihtiyaç kalmıyor. Böylece daha küçük, daha dayanıklı ve seri üretime daha uygun lidar sensörlerinin önü açılıyor. Araştırmacılar, bu yaklaşımın mevcut yarı iletken üretim süreçleriyle uyumlu olması nedeniyle lidar maliyetlerini düşürebileceğini belirtiyor. ÇİP TABANLI LİDARDA GÖRÜŞ ALANI SORUNUÇip tabanlı lidar sistemlerinde bugüne kadar en büyük sorunlardan biri geniş görüş alanı elde etmekti. Optik faz dizilerinde antenler birbirinden fazla uzaklaştırıldığında, ana ışının yanında istenmeyen ek ışınlar oluşabiliyor. “Izgara lobları” olarak bilinen bu ek ışınlar, enerji kaybına ve yanlış algılamalara yol açabiliyor. Bu durum, özellikle otonom araçlar gibi yüksek hassasiyet gerektiren uygulamalarda önemli bir sınırlama oluşturuyor. MIT araştırmacıları, bu sorunu çözmek için anten dizisinin tasarımını yeniden ele aldı.ANTENLER ARASINDAKİ PARAZİT AZALTILDIEkip, komşu antenler arasındaki istenmeyen etkileşimi azaltan yeni bir entegre anten dizisi geliştirdi. Farklı genişliklere ve oluklu yapılara sahip üç ayrı anten tasarımı kullanıldı. Bu sayede her antenin ışık yayılımı farklı biçimde ayarlanırken, dizinin genel emisyon özellikleri korunabildi. Antenler birbirine çok yakın yerleştirildiğinde bile aralarındaki etkileşim büyük ölçüde azaltıldı. Araştırmacılara göre geleneksel optik faz dizilerinde benzer koşullarda yüzde 100’e yaklaşabilen etkileşim oranı, yeni sistemde yaklaşık yüzde 1 seviyesine indirildi.OTONOM ARAÇLAR VE DRONLAR İÇİN POTANSİYELÇalışmanın baş yazarı Henry Crawford-Eng, farklı geometrilere sahip antenlerin aynı emisyon özelliklerini koruyacak şekilde tasarlanmasının zorlu bir mühendislik problemi olduğunu belirtti. Ekip, elektromanyetik teori ve simülasyonlardan yararlanarak bu sorunu aştı. MIT Doçenti Jelena Notaros ise geliştirilen yöntemin, entegre optik faz dizileri için temel bir problemi çözdüğünü ve gelecekteki lidar sensörlerinin daha yüksek performans sunmasına katkı sağlayabileceğini ifade etti. Yeni teknoloji; otonom sürüş, havadan keşif, haritalama, şantiye takibi ve endüstriyel otomasyon gibi alanlarda daha kompakt ve güvenilir lidar sistemlerinin geliştirilmesine imkan verebilir. Hareketli parça içermeyen silikon fotonik lidar çipleri, sensör pazarında daha düşük maliyetli, dayanıklı ve seri üretilebilir çözümler için önemli bir adım olarak değerlendiriliyor.