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.
Des 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.
