Sensor de luz mais apurado promete ajudar carro autônomo a "enxergar" melhor

Um estudo feito por pesquisadores das Universidades do Texas e da Virgínia, ambas nos EUA, revela que é possível criar dispositivos de detecção de luz mais precisos, capazes de captar sinais fracos refletidos em objetos muito distantes. A nova tecnologia promete ajudar veículos autônomos a “enxergar” melhor tudo o que está acontecendo ao redor.

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Esses dispositivos conseguem ser mais sensíveis do que os detectores de luz atuais ao eliminar inconsistências ou ruídos que podem surgir durante o processo de detecção de pessoas, obstáculos e outros veículos. Falhas constantes nesses sistemas podem causar a perda sistemática dos sinais, colocando os passageiros do carro em risco.

"Veículos autônomos enviam sinais de laser que ricocheteiam em objetos para dizer a que distância você está. Não retorna muita luz, então se o seu detector estiver emitindo mais ruído do que o sinal que entra, você não recebe nada, e isso é um perigo real", explica o professor Joe Campbell.

Fotodiodos de avalanche

Os fotodiodos de avalanche são dispositivos que convertem sinais ópticos em sinais elétricos. Eles são construídos para terem uma região com um campo elétrico maior, o que acelera os fotoportadores até uma velocidade suficiente para que as colisões entre os átomos produzam novos portadores, ampliando o seu alcance.

O novo dispositivo utiliza um sistema de alinhamento em forma de escada, fazendo com que os elétrons rolem e se multipliquem ao longo do caminho. Isso faz com que eles criem uma corrente elétrica mais forte enquanto avançam, facilitando a detecção da luz.

“O elétron é como uma bola de gude rolando por um lance de escadas. Cada vez que a bola de gude rola de um degrau, ela cai e bate no próximo. O elétron faz a mesma coisa, mas cada colisão libera energia suficiente para soltar outro elétron. Podemos começar com um elétron, mas a queda de cada etapa dobra o número de elétrons: 1, 2, 4, 8 e assim por diante", explica o professor Seth Bank.

Aplicações

Em um mundo real, o dispositivo, que tem o tamanho de um pixel, poderia ser usado em receptores de luz que precisam de sensores de alta resolução para detectar objetos distantes, como os sensores LiDAR (Light Detection And Ranging).

O sensor LiDAR é um sistema a laser pulsado utilizado para obtenção de informações espaciais. Ele é parte importante na tecnologia aplicada em carros autônomos para evitar colisões, calcular rotas e manter o distanciamento entre os veículos na estrada.

Adicionar dispositivos de detecção de luz mais precisos pode aumentar a sensibilidade e a eficiência desses sensores. Com a multiplicação dos elétrons em cascata, os sinais elétricos se tornam mais confiáveis e com menos ruídos, mesmo em condições de baixa luminosidade.

"Quanto menos aleatória for a multiplicação, mais fracos serão os sinais que você pode captar no fundo. Isso poderia permitir que você olhasse para distâncias muito maiores com um sistema de radar a laser desenvolvido especialmente para veículos autônomos", afirma o professor Bank.

Outra vantagem é que esse novo dispositivo pode operar em temperatura ambiente, diferente da maioria dos detectores de luz mais sensíveis, que precisam ser mantidos em temperaturas com muitos graus abaixo de zero para funcionar de forma adequada.

Além das aplicações em veículos autônomos, os engenheiros também pretendem aplicar a nova tecnologia a estudos anteriores, utilizando dispositivos sensíveis à luz infravermelha. Isso abriria outras possibilidades de uso, como na comunicação por fibra ótica e na criação de imagens térmicas de alta resolução.

Fonte: UTexas