Lidar es un método crítico mediante el cual los robots y los vehículos autónomos detectan el mundo que los rodea, pero los láseres y los sensores generalmente ocupan una cantidad considerable de espacio. No es así con Voyant Photonics, que ha creado un sistema lidar que realmente se podría equilibrar en la cabeza de un alfiler.
Antes de entrar en la ciencia, vale la pena señalar por qué esto es importante. Lidar se usa con más frecuencia como una forma en que un automóvil puede percibir cosas a una distancia media: muy lejos, el radar puede superarlo, y los ultrasonidos de cerca y otros métodos son más compactos. Pero desde unos pocos pies hasta un par de cientos, el lidar es muy útil.
Desafortunadamente, incluso las soluciones lidar más compactas de hoy en día siguen siendo, aproximadamente, del tamaño de una mano, y las que están listas para usar en los vehículos de producción son aún más grandes. Una unidad lidar muy pequeña que se puede ocultar en cada esquina de un automóvil, o incluso dentro de la cabina. Podría proporcionar una gran cantidad de datos posicionales sobre todo lo que se encuentra dentro y alrededor del automóvil con poca potencia y sin necesidad de interrumpir las líneas y el diseño existentes. (Y eso no es entrar en las muchas, muchas otras industrias que podrían usar esto).
Lidar comenzó con la idea de que, esencialmente, un solo láser se barría en una escena varias veces por segundo, y su reflexión se medía cuidadosamente para rastrear las distancias de los objetos. Pero los láseres de dirección mecánica son voluminosos, lentos y propensos a fallas, por lo que las compañías más nuevas están intentando otras técnicas como iluminar toda la escena a la vez (flash lidar) o dirigir la viga con complejas superficies electrónicas (metamateriales).
Una disciplina que parece preparada para unirse a la diversión es la fotónica de silicio, que es esencialmente la manipulación de la luz en un chip para varios propósitos, por ejemplo, para reemplazar la electricidad en las puertas lógicas para proporcionar un procesamiento ultra rápido y de bajo calor. Voyant, sin embargo, ha sido pionero en una técnica para aplicar fotónica de silicio a lidar.
En el pasado, los intentos en la fotónica basada en chips de enviar un haz coherente similar a un láser desde una superficie de guías de luz (elementos utilizados para dirigir la luz o emitirla) han estado limitados por un bajo campo de visión y potencia debido a que la luz tiende a Interferir consigo mismo en espacios cerrados.
La versión de Voyant de estas “matrices de fase óptica” evita este problema al alterar cuidadosamente la fase de la luz que viaja a través del chip. El resultado es un fuerte haz de luz no visible que se puede reproducir en una amplia franja del entorno a alta velocidad sin partes móviles en absoluto, sin embargo, emerge de un chip empequeñecido con la punta de un dedo.
“Esta es una tecnología habilitadora porque es muy pequeña”, dijo el cofundador de Voyant, Steven Miller. “Estamos hablando de volúmenes centimétricos cúbicos. Hay una gran cantidad de dispositivos electrónicos que no pueden acomodar un lidar del tamaño de una pelota de softball: piense en drones y cosas que son sensibles al peso, o robótica, donde debe estar en la punta de su brazo “.
Para que no piense que esto es solo un par de yahoos que piensan que han aumentado sus años de investigación, Miller y su cofundador Chris Phare salieron del Grupo de Lipson Nanophotonics en la Universidad de Columbia.
“Este laboratorio básicamente inventó la fotónica de silicio”, dijo Phare. “Todos estamos profundamente arraigados con la física y las cosas a nivel de dispositivos. Así que pudimos dar un paso atrás y mirar lidar, y ver lo que necesitábamos para solucionar y mejorar para hacer esto una realidad “.
Los avances que han hecho francamente están fuera de mi área de experiencia, por lo que no intentaré caracterizarlos demasiado, excepto que resuelve los problemas de interferencia y utiliza un onda continua de frecuencia modulada Técnica, que le permite medir la velocidad y la distancia (Blackmore también lo hace). En cualquier caso, su enfoque único para mover y emitir luz desde el chip les permite crear un dispositivo que no solo es compacto, sino que combina transmisor y receptor en una sola pieza. y tiene un buen rendimiento, no solo bueno por su tamaño, afirman, sino bueno.
“Es un error pensar que los párpados pequeños deben ser de bajo rendimiento”, explicó Phare. “La arquitectura fotónica de silicio que utilizamos nos permite crear un receptor en el chip muy sensible que sería difícil de ensamblar en la óptica tradicional. Así que podemos encajar un lidar de alto rendimiento en ese pequeño paquete sin componentes adicionales o exóticos. Creemos que podemos lograr especificaciones comparables a las de los lidars que existen, pero solo podemos hacerlas mucho más pequeñas “.
El lidar a base de chip en su banco de pruebas.
Incluso se puede fabricar de manera normal como otros chips fotónicos. Es una ventaja enorme cuando intenta pasar de la investigación al desarrollo de productos.
Con esta primera ronda de financiamiento, el equipo planea expandir el equipo y sacar esta tecnología del laboratorio y ponerla en manos de ingenieros y desarrolladores. Las especificaciones exactas, las dimensiones, los requisitos de potencia, etc., son muy diferentes según la aplicación y la industria, por lo que Voyant puede tomar decisiones basadas en los comentarios de personas en otros campos.
Además de la industria automotriz (“Es una aplicación tan grande que nadie puede crear lidar y no mirar ese espacio”, dijo Miller), el equipo está en conversaciones con numerosos socios potenciales.
Aunque estar en esta etapa, mientras que otros están subiendo rondas de 9 cifras puede parecer desalentador, Voyant tiene la ventaja de que ha creado algo totalmente diferente a lo que está ahí fuera, un producto que puede existir de manera segura junto con grandes lidars populares de compañías como Innoviz y Luminar.
“Definitivamente estamos hablando con grandes jugadores en muchos de estos lugares, drones y robótica, tal vez realidad aumentada. Estamos tratando de averiguar exactamente dónde es más interesante para la gente “, dijo Phare. “Vemos que la evolución aquí es algo así como reducir el tamaño de las computadoras de sala a chips”.
Los $ 4.3 millones recaudados por Voyant provienen de Contour Venture Partners, LDV Capital y DARPA, que naturalmente estarían interesados en algo como esto.
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