Инженеры MIT решили проблему «невозможного выбора» в лидарах

Исследователи из MIT устранили фундаментальное ограничение твердотельных лидаров, создав антенную решетку, которая объединяет широкое поле зрения с высокой четкостью луча. Новая архитектура чипа практически полностью подавляет паразитные помехи, ранее вынуждавшие инженеров жертвовать либо углом обзора, либо качеством сканирования пространства.

Для создания стабильного луча без «фантомных» изображений расстояние между антеннами должно составлять половину длины волны, что в стандартных системах провоцирует перетекание света между волноводами. Команда из Массачусетского технологического института нашла выход в геометрической «расстройке»: они спроектировали структуру из чередующихся антенн трех разных размеров — 550, 600 и 650 нанометров. Различные коэффициенты распространения волны позволили соседним каналам изолироваться друг от друга, не теряя при этом общей когерентности излучения.

Математическим ключом к решению стала модифицированная теория связанных мод, учитывающая радиационный вывод энергии как комплексную величину. На практике это позволило спроектировать систему, где три типа антенн работают как единое целое, сохраняя идентичные параметры эмиссии. Тесты на базе платформы AIM Photonics показали впечатляющий результат: уровень межканальных помех снизился в 100 раз, упав с критических 100% до 1%. Экспериментальный 16-канальный чип обеспечил активное сканирование в секторе 60 градусов. Успех разработки открывает путь к созданию компактных и недорогих твердотельных лидаров, пригодных для интеграции в смартфоны, системы автопилота и очки дополненной реальности.