Siliziumphotonik: MIT entwickelt billige Laserscanner auf Chipbasis

Bislang sind Laserscanner für einen massenhaften Einsatz noch recht teuer. Neue Fertigungsmethoden könnten den Preis auf wenige US-Dollar reduzieren.

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Der Laserscanner auf Chip-Basis ist nur wenige Millimeter groß.
Der Laserscanner auf Chip-Basis ist nur wenige Millimeter groß. (Bild: Christopher V. Poulton/MIT)

Bei der Entwicklung von autonomen Autos spielen Laserscanner (Lidar) eine wichtige Rolle. Auch wenn sich deutsche Hersteller gegen den Einbau auffälliger Scanner auf dem Dach wehren, wird im städtischen Verkehr vermutlich nicht auf diese zusätzliche Sensortechnik verzichtet werden können. Mit einer neuen Fertigungsmethode hofft das Massachusetts Institute of Technology (MIT), die Herstellungskosten für die Laserscanner deutlich senken zu können, um deren Einsatzbereiche stark auszudehnen. Die Scanner sollen auf einem Siliziumchip integriert werden, was als Siliziumphotonik bezeichnet wird.

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Laut einem Gastbeitrag auf ieee.org ist es den Forschern gelungen, einen Laserscanner auf eine Größe von 0,5 x 6 Millimetern zu reduzieren. Dieser verfüge über steuerbare Phased-Array-Antennen sowie einen Photodetektor auf Germanium-Basis. Der Laser selbst befinde sich noch nicht auf dem Chip, könne aber künftig möglicherweise integriert werden.

Reichweite noch recht gering

Bislang liege der Steuerungswinkel des Strahls bei 51 Prozent. Möglicherweise könne der Bereich auf 100 Grad ausgeweitet werden, für eine Rundumabdeckung könnten mehrere Scanner zusammengeschaltet werden. Der Chip-Lidar kann dem Bericht zufolge Objekte in einer Entfernung von zwei Metern erkennen. Es zeichne sich ab, dass die Reichweite bei der Chiptechnik auf 100 oder mehr Meter ausgedehnt werden könne. Die Herausforderungen bei der Produktion bestünden unter anderem darin, wie einheitlich und präzise die Siliziumwellenleiter und Antennen produziert werden könnten.

Die Forscher gehen davon aus, dass die Lidar-Chips für rund 10 US-Dollar pro Stück hergestellt werden könnten. Das wäre in der Tat wesentlich billiger als bisherige Laserscanner, die zwischen 1.000 und 70.000 Dollar kosten. Auf diese Weise könnten zahlreiche Module beispielsweise in autonomen Autos oder in Robotern eingebaut werden, heißt es weiter. So könne ein solcher Laserscanner sogar in den Finger eines Roboters integriert werden.

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Die deutschen Hersteller setzen in ihren aktuellen Serienmodellen noch nicht auf Laserscanner. Diese würden ohnehin nicht auf dem Dach montiert, sondern in Front und Heck integriert. Laserscanner haben den Nachteil, bei starkem Regen oder Nebel nicht gut zu funktionieren. Tesla-Gründer Elon Musk äußerte sich kürzlich dahingehend, mit Hilfe von Radarsensoren ähnlich gute Detektionsergebnisse erzielen zu können. Bosch-Entwickler Jan Becker sagte Mitte Juli auf einer Konferenz in den USA, dass Laserscanner in Zukunft nötig sein würden.

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