Avanço em fotônica do MIT promete sensores lidar mais compactos e eficientes

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts desenvolveram uma inovação em chips de fotônica de silício que elimina componentes móveis nos sensores lidar usados em veículos autônomos, drones e monitoramento de construções.

A tecnologia reduz o tamanho dos dispositivos e eleva sua durabilidade. Ao mesmo tempo, amplia o campo de visão sem sacrificar a precisão.

Os sensores lidar emitem pulsos de luz infravermelha para mapear o ambiente em três dimensões com resolução elevada. Modelos tradicionais permanecem volumosos, caros e sujeitos ao desgaste de partes móveis.

A pesquisa publicada na revista Nature Communications apresenta arrays de antenas integradas que minimizam o crosstalk entre os elementos. A professora associada Jelena Notaros atuou como autora principal do estudo.

Notaros explicou que a solução resolve um problema fundamental nos arrays ópticos em fase integrada. O estudante de pós-graduação Henry Crawford-Eng liderou a redação do artigo.

A equipe enfrentava limitações severas de campo de visão causadas pela interferência entre antenas posicionadas próximas. Engenheiros usualmente espaçavam as antenas para reduzir o problema, mas isso gerava feixes indesejados conhecidos como grating lobes.

Os pesquisadores criaram três tipos de antenas com geometrias distintas que operam de forma independente mesmo quando colocadas lado a lado. Eles ajustaram os parâmetros para que todas emitissem luz de maneira uniforme e no mesmo ângulo durante o movimento.

Testes experimentais mostraram que o novo design reduz a interferência para cerca de um por cento, contra até cem por cento em sistemas convencionais. Essa inovação possui aplicações diretas na navegação de veículos autônomos e no mapeamento aéreo de alta precisão.

A tecnologia também aprimora o monitoramento de obras e construções com dados tridimensionais confiáveis. A equipe pretende expandir ainda mais o campo de visão em trabalhos futuros.

A professora da Universidade de Toronto Joyce Poon classificou o trabalho como avanço importante para o direcionamento de feixes em estado sólido. Poon elogiou a elegância do design das antenas na superação de desafios técnicos antigos.

Detalhes completos sobre a pesquisa aparecem no portal Phys.org. O estudo abre caminho para sensores lidar de próxima geração com desempenho superior e maior eficiência.