Ingénieurs et chefs d'entreprise travaillent depuis des années sur les voitures autonomes, mais il y a un gros obstacle pour les rendre suffisamment bon marché pour devenir monnaie courante :ils avaient besoin d'un moyen de réduire le coût du lidar, la technologie qui permet aux systèmes de navigation robotique de repérer et d'éviter les piétons et autres dangers le long de la chaussée en faisant rebondir des ondes lumineuses sur ces obstacles potentiels.

Les lidars d'aujourd'hui utilisent des pièces mécaniques complexes pour faire tourner les lasers infrarouges de la taille d'une lampe de poche comme à l'ancienne, des feux de chewing-gum au sommet des voitures de police - au coût de 8 $, 000 à 30 $, 000.

Mais maintenant, une équipe dirigée par l'ingénieur électricien Jelena Vuckovic travaille à réduire les composants mécaniques et électroniques d'un lidar sur le toit à une seule puce de silicium qui, selon elle, pourrait être produite en série pour quelques centaines de dollars.

Le projet est le fruit d'années de recherche du laboratoire de Vuckovic pour trouver un moyen pratique de tirer parti d'un fait simple :tout comme la lumière du soleil brille à travers le verre, le silicium est transparent à la lumière laser infrarouge utilisée par le lidar (abréviation de détection et télémétrie de la lumière).

Dans une étude publiée dans Photonique de la nature , les chercheurs décrivent comment ils ont structuré le silicium d'une manière qui a utilisé sa transparence infrarouge pour contrôler, concentrer et exploiter la puissance des photons, les particules insolites qui constituent les faisceaux lumineux.

L'équipe a utilisé un processus appelé conception inverse que le laboratoire de Vuckovic a mis au point au cours de la dernière décennie. La conception inverse repose sur un algorithme puissant qui rédige un plan pour les circuits photoniques réels qui remplissent des fonctions spécifiques - dans ce cas, tirer un faisceau laser devant une voiture pour localiser des objets sur la route et renvoyer la lumière réfléchie vers un détecteur. Basé sur le délai entre le moment où l'impulsion lumineuse est envoyée vers l'avant et le moment où le faisceau est réfléchi vers le détecteur, les lidars mesurent la distance entre la voiture et les objets.

Il a fallu deux ans à l'équipe de Vuckovic pour créer le circuit du prototype de lidar sur puce qu'ils ont construit dans l'installation de nanofabrication de Stanford. Chercheur postdoctoral Ki Youl Yang et Ph.D. l'étudiant Jinhie Skarda a joué un rôle clé dans ce processus, avec les connaissances théoriques cruciales du physicien Andrea Alù de la City University of New York et du chercheur postdoctoral CUNY Michele Cotrufo.

La construction de ce mécanisme de télémétrie sur une puce n'est que la première étape, bien qu'essentielle, vers la création de lidars bon marché. Les chercheurs travaillent maintenant sur la prochaine étape, garantissant que le faisceau laser peut balayer dans un cercle sans utiliser de pièces mécaniques coûteuses. Vuckovic estime que son laboratoire est à environ trois ans de la construction d'un prototype qui serait prêt pour un essai routier.

« Nous sommes sur le point de construire un lidar sur puce suffisamment bon marché pour aider à créer un marché de masse pour les voitures autonomes, " a déclaré Vuckovic.