Ein Forscherteam an der University of Colorado (UC) in Boulder, das die LiDAR-Technologie revolutioniert, hat ein neues optisches Phased-Array-Konzept entwickelt, Serpentine OPA (SOPA), das LiDAR mit mittlerer bis großer Reichweite unterstützen kann. Der neue Ansatz basiert auf einer seriell miteinander verbundenen Anordnung verlustarmer Gitterwellenleiter und unterstützt eine vollständig passive wellenlängengesteuerte 2D-Strahlsteuerung. Das System ist platzsparend und faltet das Einspeisungsnetz in die Öffnung. Es ermöglicht auch die skalierbare Kachelung von SOPAs in große Öffnungen mit einem hohen Füllfaktor.
Das Hauptziel der Forschung ist es, das LiDAR-System einfacher, kleiner und kostengünstiger zu machen und damit in selbstfahrenden Autos, Smartphones oder Videospielen viel einfacher zu verwenden. Die Forscher demonstrierten experimentell das erste SOPA mit einem Wellenlängen-Sweep von 1450–1650 nm, um 16.500 adressierbare Spots in einem 27 × 610-Array zu erzeugen. Sie demonstrierten auch die Fernfeldinterferenz von Strahlen von zwei getrennten OPAs auf einem einzelnen photonischen Siliziumchip als ersten Schritt in Richtung einer rechnergestützten LiDAR-Bildgebung mit großer Reichweite, die auf neuartigen Syntheseschemata für aktive Aperturen basiert.
Damit haben die Forscher nicht nur eine Möglichkeit entwickelt, eine Version davon in zwei Dimensionen gleichzeitig anstatt nur in einer zu erstellen, sondern haben mit Farbe daran gearbeitet und dabei ein Regenbogenmuster verwendet, um 3D-Bilder aufzunehmen. Da die Strahlen leicht durch einfaches Ändern der Farben gesteuert werden können, können mehrere phasengesteuerte Arrays gleichzeitig gesteuert werden, um eine größere Apertur und ein Bild mit höherer Auflösung zu erzeugen.
Das neue Ergebnis des Forschungsteams ist ein wichtiger Fortschritt in der Siliziumchip-Technologie für den Einsatz in LiDAR-Systemen. Wir können die Ergebnisse dieser Innovation auf dem iPhone 12 sehen, das möglicherweise eine LiDAR-Kamera enthält. Es wird erwartet, dass Fortschritte in LiDAR für Verbrauchergeräte die Sicherheit der Gesichtserkennung verbessern, die Kartierung von Hand und Fuß für Kletterrouten unterstützen und Wildtiere identifizieren werden, zusammen mit vielen anderen Anwendungen.