Figure 1. La puce OPA fabriquée. Crédit :KAIST
Une équipe de recherche KAIST a développé une puce à matrice de phase optique (OPA) en silicium, qui peut être un composant essentiel pour les capteurs d'images tridimensionnelles. Cette recherche a été codirigée par Ph.D. le candidat Seong-Hwan Kim et le Dr Jong-Bum You du National Nanofab Center (NNFC).
Un capteur d'image 3D ajoute des informations de distance à une image bidimensionnelle, comme une photo, pour le reconnaître comme une image 3-D. Il joue un rôle vital dans divers appareils électroniques, y compris les véhicules autonomes, drones, robots, et systèmes de reconnaissance faciale, qui nécessitent une mesure précise de la distance des objets.
De nombreuses entreprises automobiles et de drones se concentrent sur le développement de systèmes de capteurs d'images 3D, basé sur des systèmes de détection et de télémétrie par lumière mécanique (LiDAR). Cependant, il ne peut être aussi petit que la taille d'un poing et a un risque élevé de dysfonctionnement car il utilise une méthode mécanique pour diriger le faisceau laser.
Les OPA ont suscité une grande attention en tant que composant clé pour la mise en œuvre du LiDAR à semi-conducteurs, car ils peuvent contrôler électroniquement la direction de la lumière sans pièces mobiles. Les OPA à base de silicium sont petits, durable, et peut être produit en masse par des procédés Si-CMOS conventionnels.
Cependant, dans le développement des OPA, une grande question a été soulevée quant à la façon d'obtenir une direction de faisceau large dans les directions transversales et longitudinales. Dans le sens transversal, un large faisceau de direction a été mis en œuvre, relativement facilement, par un contrôle thermo-optique ou électro-optique des déphaseurs intégrés à un réseau 1D. Mais la direction longitudinale du faisceau est restée un défi technique car seule une direction étroite était possible avec le même réseau 1D en changeant les longueurs d'onde de la lumière, ce qui est difficile à mettre en œuvre dans les procédés de semi-conducteurs.
Figure 2. Fonction schématique montrant une application de l'OPA à un capteur d'image 3D. Crédit :KAIST
Si une longueur d'onde lumineuse est modifiée, les caractéristiques des dispositifs éléments constituant l'OPA peuvent varier, ce qui rend difficile le contrôle de la direction de la lumière avec fiabilité ainsi que l'intégration d'un laser accordable en longueur d'onde sur une puce à base de silicium. Par conséquent, il est essentiel de concevoir une nouvelle structure qui peut facilement ajuster la lumière rayonnée dans les deux directions transversales et longitudinales.
En intégrant un radiateur accordable, au lieu d'un laser accordable dans un OPA conventionnel, Le professeur Hyo-Hoon Park de l'École de génie électrique et son équipe ont développé un ultra-petit, puce OPA à faible consommation qui facilite une large orientation du faisceau 2D avec une source de lumière monochromatique.
Cette structure OPA permet de minimiser les capteurs d'images 3D, aussi petit qu'un oeil de libellule.
Selon l'équipe, l'OPA peut fonctionner comme un capteur d'image 3D et également comme un émetteur sans fil envoyant les données d'image dans une direction souhaitée, permettant aux données d'image de haute qualité d'être librement communiquées entre les appareils électroniques.
Kim a dit, "Ce n'est pas une tâche facile d'intégrer une source lumineuse accordable dans les structures OPA des travaux précédents. Nous espérons que notre recherche proposant un radiateur accordable fera un grand pas vers la commercialisation des OPA."
Dr. Vous avez ajouté, « Nous pourrons soutenir les recherches applicatives des capteurs d'images 3D, notamment pour la reconnaissance faciale avec les smartphones et les services de réalité augmentée. Nous essaierons de préparer une plate-forme de traitement en NNFC qui fournira les technologies de base de la fabrication de capteurs d'images 3D. »
