Voyant Photonics on julkistanut Helium-anturiperheen, joka mittaa samanaikaisesti kohteen etäisyyden, sijainnin ja nopeuden täysin piipohjaisella eli ns. solid-state-rakenteella. Kyseessä on yksi kunnianhimoisimmista askelista FMCW-lidarin eli valotutkan kaupallistamisessa.
Helium perustuu silikonifotoniikkaan ja yhtiön omaan piiriarkkitehtuuriin. Ensimmäistä kertaa sekä vaaka- että pystyakselin keilanohjaus on integroitu samalle sirulle. Mekaanisia osia ei tarvita lainkaan.
Helium on niin sanottu 4D-lidar. Jokaisesta mittauspisteestä saadaan kolmiulotteinen sijainti sekä kohteen radiaalinen nopeus. Nopeus ei ole jälkilaskettua tietoa, vaan mitattu suoraan optisella Doppler-ilmiöllä.
Teknologian ytimessä on FMCW eli Frequency-Modulated Continuous Wave. Toisin kuin perinteinen pulssi-lisar, FMCW-lidar ei lähetä yksittäisiä valopulsseja. Sen sijaan laite lähettää jatkuvaa lasersädettä, jonka taajuutta muutetaan hallitusti. Vastaanotettua heijastusta verrataan lähetettyyn signaaliin. Taajuusero kertoo etäisyyden, ja Doppler-siirtymä kertoo kohteen nopeuden.
Tämän ansiosta etäisyys ja nopeus mitataan samanaikaisesti yhdellä mittauksella. Pulssi-lidareissa nopeus joudutaan päättelemään useista peräkkäisistä kehyksistä, mikä heikentää tarkkuutta erityisesti nopeasti liikkuvissa tilanteissa.
Helium käyttää 1550 nanometrin infrapunavaloa. Se mahdollistaa suuremman silmäturvallisen tehon ja tekee mittauksesta immuunin auringonvalolle, taustavalolle ja voimakkaasti heijastaville pinnoille. Blooming-ilmiötä tai häiriöitä muista lidareista ei synny.
Piirin ytimessä on tiheä kaksiulotteinen fotoninen polttotaso. Pikselimäärä on konfiguroitavissa noin 12 000 pisteestä jopa 100 000 pisteeseen. Skannaus on täysin elektronista ja ohjelmistomääriteltävää.
Käytännössä sama laite voidaan säätää lennossa eri tehtäviin. Resoluutio, kantama, näkökenttä ja kiinnostusalueet voidaan muuttaa sovelluksen mukaan. Voyant kuvaa lähestymistapaa ohjelmistopohjaiseksi lidariksi.
Fyysiset mitat ovat poikkeuksellisen pienet. Anturin tilavuus jää alle 50 kuutiosenttimetrin ja paino alle 150 gramman. Tämä avaa valotutkalle käyttökohteita, joihin perinteiset ratkaisut eivät sovi.
Helium tulee saataville useina versioina. Näkökenttä voi olla jopa 180 astetta leveä tai vaihtoehtoisesti kapea ja pitkän kantaman optiikalla toteutettu. Yhtiö tarjoaa varhaista pääsyä yhteistyökumppaneille.
Voyantin mukaan Helium on suunnattu erityisesti ajoneuvoturvallisuuteen, älykkääseen infrastruktuuriin ja autonomiseen liikkumiseen. Teknologia yhdistää LiDARin paikkatarkkuuden ja tutkan suoran nopeusmittauksen samaan siruun.
