La course à la
miniaturisation des technologies laser connaît un nouveau tournant
avec la mise au point d’un laser aussi petit qu’une pièce de un
centime. Cette avancée, réalisée par des chercheurs américains,
promet d’améliorer considérablement les systèmes de détection
optique, notamment ceux utilisés par les véhicules autonomes. Plus
compact, plus rapide et plus précis, ce laser ouvre la voie à une
nouvelle génération de lidars et pourrait transformer plusieurs
domaines technologiques majeurs.
Le lidar, un élément clé de la
conduite autonome
Le lidar (Light Detection And
Ranging) est un système qui utilise la lumière laser pour
cartographier l’environnement en temps réel. Employé par de
nombreux véhicules autonomes, il envoie des impulsions lumineuses
invisibles à l’œil humain et mesure le temps qu’elles mettent à
rebondir sur les objets environnants. Cela permet de détecter avec
précision la taille, la distance, et la vitesse des piétons,
véhicules, ou obstacles.
Cependant, les systèmes lidar
actuels restent complexes et encombrants, souvent composés de
nombreux composants mécaniques ou optiques volumineux, ce qui
limite leur intégration optimale sur les véhicules. Par exemple,
certains modèles comme ceux équipant les voitures Waymo nécessitent
un grand capteur visible sur le toit, ce qui impacte
l’aérodynamisme et le design.
Une innovation laser
miniaturisée et performante
Le nouveau laser développé par
les équipes de l’Université de Rochester et de l’Université de
Californie à Santa Barbara mesure à peine quelques millimètres,
mais affiche des performances remarquables. Il peut émettre jusqu’à
20 quintillions d’impulsions lumineuses par seconde et mesurer des
objets se déplaçant à 40 mètres par seconde à une distance
d’environ 40 centimètres.
Pour démontrer ses capacités,
les chercheurs ont réalisé une expérience consistant à détecter les
lettres « U » et « R », fabriquées en briques Lego, fixées sur un
disque en rotation. Cette démonstration illustre la faculté du
laser à suivre des objets en mouvement rapide, une exigence majeure
pour les applications dans la conduite autonome.
Un autre aspect essentiel de
cette innovation est la miniaturisation d’un procédé optique
sophistiqué appelé verrouillage de fréquence Pound-Drever-Hall
(PDH). Ce système sert à stabiliser la fréquence du laser et
réduire le bruit, garantissant ainsi une précision maximale. Alors
qu’il demandait auparavant un équipement volumineux, ce procédé a
été intégré dans une puce minuscule et électriquement réglable.
Un nouveau laser à l’échelle d’une puce, développé par des
chercheurs du laboratoire du professeur d’ingénierie Qiang Lin,
permet d’effectuer des mesures extrêmement rapides et précises en
modifiant très précisément sa couleur sur un large spectre lumineux
à des vitesses très élevées. Crédit image : Université de
Rochester, photo / J. Adam FensterDes applications au-delà des
véhicules autonomes
Si l’amélioration des lidars
pour voitures autonomes est la principale cible, ce laser compact
pourrait aussi révolutionner d’autres secteurs. Par exemple, dans
l’aviation autonome, où la réduction de la traînée aérodynamique
est cruciale, des capteurs plus petits et performants sont
indispensables.
De plus, ce type de laser
ultra-précis pourrait trouver sa place dans des technologies de
pointe comme le traitement de l’information quantique, ou encore
dans la détection d’ondes gravitationnelles, où la stabilité et la
finesse des mesures sont primordiales.
Ce qu’il faut retenir
Le laser minuscule mis au
point par ces chercheurs américains marque une avancée
technologique majeure dans le domaine de la photonique. En
combinant compacité, rapidité et précision, il ouvre la voie à une
nouvelle génération de systèmes lidar plus performants, tout en
réduisant l’encombrement des équipements. Au-delà de la conduite
autonome, ses applications potentielles s’étendent à des secteurs
scientifiques et industriels exigeant une haute précision.
Grâce au soutien de la DARPA
et à l’intégration réussie d’éléments complexes sur une puce
miniature, ce laser illustre comment les innovations à l’échelle
microscopique peuvent avoir un impact majeur sur notre quotidien et
sur des technologies d’avenir. Une véritable révolution commence là
où on l’attend le moins : dans un centimètre carré.