Inżynierowie z Massachusetts Institute of Technology opracowali optyczną płaszczyznę fazowaną opartą na fotonice krzemowej, która jest w stanie kierować wiązką lasera pod szerokim kątem bez obracających się części mechanicznych.
Badanie zostało opublikowane 7 maja 2026 roku w czasopiśmie Nature Communications. Opracowanie może stać się jednym z elementów przyszłych kompaktowych, półprzewodnikowych lidarów do transportu autonomicznego, dronów i monitoringu przemysłowego.
Zwykłe lidary często wykorzystują mechanicznie obracane moduły. Zapewniają one szerokie pole widzenia, ale pozostają stosunkowo duże, drogie i podatne na zużycie. Płytki fotoniki krzemowej pozwalają sterować kierunkiem światła elektronicznie, jednak do tej pory ich pole widzenia było ograniczane przez pasożytnicze kopie głównej wiązki.
Te fałszywe wiązki powstają, gdy anteny optyczne są umieszczone zbyt daleko od siebie. Jeśli się je zbliży, między sąsiednimi elementami pojawia się silne sprzężenie krzyżowe, pogarszające jakość sygnału.
Zespół MIT rozwiązał problem za pomocą powtarzalnego zestawu trzech anten o różnej geometrii. Różnice w konstrukcji zapobiegają przechodzeniu światła między sąsiednimi elementami, jednocześnie zachowując podobne charakterystyki emisji.
W eksperymencie wzajemny wpływ anten udało się zredukować z około 100% do 1%. Na tej podstawie badacze stworzyli płaszczyznę o rastrze rzędu połowy długości fali i zademonstrowali sterowanie jedną czystą wiązką w zakresie 60 stopni — bez dodatkowych płatków dyfrakcyjnych.
„Zademonstrowana funkcjonalność rozwiązuje fundamentalny problem zintegrowanych optycznych płaszczyzn fazowanych” — zaznaczyła starsza autorka pracy Jelena Notaros.
Na razie opracowanie pozostaje prototypem laboratoryjnym, a nie gotowym sensorem samochodowym. Kolejnymi zadaniami będą dalsze rozszerzenie kąta skanowania, zwiększenie liczby anten, skalowanie systemu sterowania elektronicznego i integracja z pozostałymi komponentami lidaru.
MIT solved a fundamental limitation of silicon photonics lidar: the grating lobe problem. Their antenna array design limits crosstalk, enabling a wide field of view without moving parts. Published in Nature Communications. Brings chip-scale lidar closer to autonomous vehicles.
Jeśli uda się przejść przez te etapy, półprzewodnikowe sensory będą mogły stać się bardziej kompaktowe, tańsze i odporne na zużycie. Jednak ich pojawienie się w seryjnych pojazdach autonomicznych będzie wymagało jeszcze kilku cykli rozwoju, testów i certyfikacji.
