Un equipo de investigación de KAIST desarrolló un chip de matriz en fase óptica (OPA) de silicio, que puede ser un componente central para sensores de imágenes tridimensionales. Esta investigación fue codirigida por Ph.D. el candidato Seong-Hwan Kim y el Dr. Jong-Bum You del Centro Nacional Nanofab (NNFC).

Un sensor de imagen 3-D agrega información de distancia a una imagen bidimensional, como una foto, para reconocerlo como una imagen 3-D. Desempeña un papel vital en varios dispositivos electrónicos, incluidos los vehículos autónomos, drones robots, y sistemas de reconocimiento facial, que requieren una medición precisa de la distancia a los objetos.

Muchas empresas de automóviles y drones se están centrando en el desarrollo de sistemas de sensores de imágenes en 3-D, basado en sistemas mecánicos de detección de luz y alcance (LiDAR). Sin embargo, solo puede ser tan pequeño como el tamaño de un puño y tiene una alta posibilidad de mal funcionamiento porque emplea un método mecánico para la dirección del rayo láser.

Los OPA han ganado una gran atención como un componente clave para implementar LiDAR de estado sólido porque pueden controlar la dirección de la luz electrónicamente sin partes móviles. Las OPA basadas en silicio son pequeñas, durable, y puede producirse en masa mediante procesos convencionales de Si-CMOS.

Sin embargo, en el desarrollo de OPA, Se ha planteado un gran problema sobre cómo lograr una amplia dirección del haz en direcciones transversal y longitudinal. En la dirección transversal, se ha implementado una amplia dirección de haz, relativamente fácil, a través de un control termoóptico o electroóptico de los desfasadores integrados con una matriz 1D. Pero la dirección del haz longitudinal sigue siendo un desafío técnico, ya que solo era posible una dirección estrecha con la misma matriz 1D al cambiar las longitudes de onda de la luz, que es difícil de implementar en procesos de semiconductores.

Si se cambia una longitud de onda de luz, Las características de los dispositivos de elementos que consisten en OPA pueden variar, lo que dificulta el control de la dirección de la luz con fiabilidad, así como la integración de un láser sintonizable en longitud de onda en un chip basado en silicio. Por lo tanto, Es fundamental idear una nueva estructura que pueda ajustar fácilmente la luz irradiada tanto en dirección transversal como longitudinal.

Al integrar radiador sintonizable, en lugar de láser sintonizable en un OPA convencional, El profesor Hyo-Hoon Park de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y su equipo desarrollaron un dispositivo ultrapequeño Chip OPA de baja potencia que facilita una amplia dirección de haz bidimensional con una fuente de luz monocromática.

Esta estructura OPA permite minimizar los sensores de imagen 3-D, tan pequeño como el ojo de una libélula.

Según el equipo, el OPA puede funcionar como un sensor de imagen 3-D y también como un transmisor inalámbrico que envía los datos de la imagen a la dirección deseada, permitiendo que los datos de imagen de alta calidad se comuniquen libremente entre dispositivos electrónicos.

Kim dijo, "No es una tarea fácil integrar una fuente de luz sintonizable en las estructuras de OPA de trabajos anteriores. Esperamos que nuestra investigación proponiendo un radiador sintonizable dé un gran paso hacia la comercialización de OPA".

Dr. Usted agregó, "Podremos respaldar las investigaciones de aplicaciones de sensores de imagen 3-D, especialmente para el reconocimiento facial con teléfonos inteligentes y servicios de realidad aumentada. Intentaremos preparar una plataforma de procesamiento en NNFC que proporcione tecnologías centrales para la fabricación del sensor de imagen 3-D ".