Los ingenieros y líderes empresariales llevan años trabajando en vehículos autónomos, pero hay un gran obstáculo para hacerlos lo suficientemente baratos como para convertirse en algo común:necesitaban una forma de reducir el costo de lidar, la tecnología que permite que los sistemas de navegación robóticos detecten y eviten a los peatones y otros peligros a lo largo de la carretera al hacer rebotar ondas de luz en estos posibles obstáculos.

Los lidars de hoy utilizan piezas mecánicas complejas para enviar los láseres infrarrojos del tamaño de una linterna girando como los antiguos, luces de chicle en lo alto de los coches de policía, a un costo de $ 8, 000 a $ 30, 000.

Pero ahora un equipo dirigido por la ingeniera eléctrica Jelena Vuckovic está trabajando para reducir los componentes mecánicos y electrónicos de un lidar de techo a un solo chip de silicio que ella cree que podría producirse en masa por tan solo unos pocos cientos de dólares.

El proyecto surge de años de investigación del laboratorio de Vuckovic para encontrar una forma práctica de aprovechar un hecho simple:al igual que la luz del sol brilla a través del vidrio, el silicio es transparente a la luz láser infrarroja utilizada por lidar (abreviatura de detección de luz y rango).

En un estudio publicado en Fotónica de la naturaleza , los investigadores describen cómo estructuraron el silicio de una manera que utilizó su transparencia infrarroja para controlar, enfocar y aprovechar el poder de los fotones, las peculiares partículas que constituyen los rayos de luz.

El equipo utilizó un proceso llamado diseño inverso en el que el laboratorio de Vuckovic ha sido pionero durante la última década. El diseño inverso se basa en un poderoso algoritmo que dibuja un plano para los circuitos fotónicos reales que realizan funciones específicas; en este caso, disparar un rayo láser delante de un automóvil para localizar objetos en la carretera y dirigir la luz reflejada de regreso a un detector. Según el retraso entre el momento en que se envía el pulso de luz hacia adelante y el momento en que el rayo se refleja en el detector, Los lidares miden la distancia entre el automóvil y los objetos.

El equipo de Vuckovic tardó dos años en crear el diseño del circuito para el prototipo de lidar en un chip que construyeron en las instalaciones de nanofabricación de Stanford. El becario postdoctoral Ki Youl Yang y Ph.D. El estudiante Jinhie Skarda jugó un papel clave en ese proceso, con conocimientos teóricos cruciales de la física Andrea Alù de la City University de Nueva York y la becaria postdoctoral de CUNY Michele Cotrufo.

La construcción de este mecanismo de búsqueda de rango en un chip es solo el primer paso, aunque esencial, hacia la creación de lidars económicos. Los investigadores ahora están trabajando en el próximo hito, asegurando que el rayo láser pueda barrer en un círculo sin utilizar piezas mecánicas costosas. Vuckovic estima que su laboratorio está a unos tres años de construir un prototipo que estaría listo para una prueba en carretera.

"Estamos en una trayectoria para construir un lidar-on-a-chip que sea lo suficientemente barato como para ayudar a crear un mercado masivo para autos autónomos, ", Dijo Vuckovic.