Свежие комментарии

  • Михаил Бутов
    Разумеется. Также вызывает сомнение, будто Сталину не сообщили про замену теплохода "Иосиф Сталин" на теплоход "Серге...Как Волго-Донский...
  • Виктор Луговой
    Про раскочегаривание теплоходом топок, конечно, журналистская вольность? Дизелям вроде как бы топки ультрафиолетовы...Как Волго-Донский...
  • Резидент 007
    "Во время 20 съезда КПСС Ежов выступил с докладом о культе личности." Вот такие бывают от автора статьи новости.Как большевики хо...

Физики создали когерентный лидар нового поколения

Физики создали когерентный лидар нового поколения

Физики создали когерентный лидар нового поколения

Anton Lukashchuk/EPFL

Группа физиков из Швейцарии создала прототип лидара на основе множества параллельных когерентных волн. Представленное устройство работает быстрее современных лидаров и более устойчиво к внешним шумам. Работа представлена в журнале Nature.

Лидар (LiDAR) служит для измерения расстояний и скоростей объектов с помощью лазера. Основной принцип работы этих устройств основан на анализе временной задержки между передаваемыми и принимаемыми сигналами. В последние годы интерес к лидару подогревается развитием беспилотных автомобилей, где необходимо быстро распознавать и классифицировать объекты в условиях не самой лучшей видимости: по сравнению с обычными камерами, лидар может эффективно распознавать объекты при плохих погодных условиях или плохом освещении. Также лидары активно применяется в устройствах дополненной реальности.

Существует два основных типа лидаров: работающие по принципу time-of-flight и использующие когерентные свойства лазера. Большинство современных устройств полагается на измерения time-of-flight, где расстояние до объекта определяется с помощью прямого измерения временной задержки между передаваемым и принимаемым лазерными импульсами. Такой метод часто использует несколько импульсов параллельно для объемного считывания, а информация о скорости объекта может быть получена только с помощью последовательных процессов передачи-отражения-измерения сигнала.

Из-за множества последовательных измерений определение скорости становится трудной задачей, ведь в каждой итерации есть шум, который уменьшает эффективность устройства.

Другой тип измерения расстояния и скорости, когерентные лидары, посылает частотно-модулированные непрерывные волны на объект, а информация об отраженном сигнале определяется с помощью гомодинирования. Когерентные лидары обладают многими преимуществами, такими как повышенное разрешение на расстоянии, определение скорости с помощью эффекта Доплера (что можно сделать за одну итерацию) и устойчивость к шумам, таким как солнечный свет, помехи и сигналы других лидаров. Однако, основная техническая трудность заключается в распараллеливании сигнала лидара на основе непрерывных волн.

Группа физиков из Федеральной политехнической школы Лозанны под руководством профессора Тобиаса Киппенберга (Tobias J. Kippenberg) представила новую реализацию параллельного лидара с использованием нелинейной фотонной системы — высокодобротного резонатора из нитрида кремния, в котором лазерный луч преобразуется в стабильную оптическую последовательность импульсов.

Физики создали когерентный лидар нового поколения

Принцип работы когерентного лидара с использованием чипа из нитрида кремния.

J. Riemensberger, et al. / Nautre, 2020


Для создания последовательности волн из одного лазерного луча исследователи модулировали основную несущую частоту во временной области, что соответствует одновременной модуляции оптической частоты каждого пика импульса вокруг его среднего значения в частотной области. Этот эффект, в сочетании с частотной модуляцией лазера накачки, генерирует параллельные непрерывные волны, каждая из которых представляет собой независимый лидарный канал.

Малый размер резонатора ведет к тому, что волны расположены на расстоянии 100 гигагерц друг от друга, что достаточно для того, чтобы их различить с помощью стандартной дифракционной оптики. Физикам удалось создать до 30 независимых лидарных каналов.

В качестве примера исследователи рассмотрели крутящееся колеса и с помощью построенного лидара успешно определили расстояние и скорость вращения.

Физики создали когерентный лидар нового поколения

Определение расстояния до колеса и скорость его вращения.

J. Riemensberger, et al. / Nautre, 2020


Более того, ученые провели 3D сканирования эмблемы Федеральной политехнической школы Лозанны EPFL. Полученные результаты показывают, что разработанный лидар можно использовать для записи и создания 3D моделей.

Физики создали когерентный лидар нового поколения

3D сканирования эмблемы EPFL.

J. Riemensberger, et al. / Nautre, 2020


Ранее мы писали о том, что Яндекс разработал лидары для беспилотных автомобилей и роботов-доставщиков, а новое поколение беспилотных автомобилей Waymo может разглядять знак STOP за полкилометра в том числе благодаря высокоточному лидару.

Михаил Перельштейн

 

 

Ссылка на первоисточник

Картина дня

наверх