Pour mesurer au-delà des frontières - 384 403 km vers la Lune
IL N'EXISTE PRATIQUEMENT AUCUN AUTRE OUTIL CAPABLE DE MESURER LES DISTANCES AVEC AUTANT DE PRÉCISION QU'UN LASER.
CE QUI A COMMENCÉ DANS L'ESPACE IL Y A UNE CINQUANTAINE D'ANNÉES SE RETROUVE AUJOURD'HUI DANS TOUTES LES VOITURES.
384,403 km to the Moon
When Theodore Maiman introduced the first laser in 1960, he described it as a »solution in search of a problem.« Just a few years later, the first laser beams were used to monitor the trajectory of satellites. Reflectors from those early days are still in use today – on the Moon!
When Neil Armstrong and Buzz Aldrin set foot on the surface of the moon on July 21, 1969, they carried with them a piece of luggage that continues to provide valuable services to science today: a retroreflector with a hundred individual prisms. To this day, it stands some 384,403 km from the Earth in the Sea of Tranquility. We know this precisely because its only task is to measure the distance between our planet and its satellite. In technical jargon, this is called lunar laser ranging (LLR). Even more than 50 years after the first moon landing, scientists regularly send laser beams to the moon and the reflector dutifully sends the light back again.
Photo : Le premier rétroréflecteur a été installé sur la surface lunaire en juillet 1969 par les astronautes de la mission Apollo 11. Les astronomes du monde entier l'utilisent pour mesurer la distance exacte entre la Terre et la Lune.
SEULS QUELQUES PHOTONS PARVIENNENT JUSQU'À LA MAISON
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Grâce au rétroréflecteur, les scientifiques ont pu déterminer la distance de la lune à quelques centimètres près en 1969. Le principe de base est relativement simple : Les chercheurs ont arrêté le temps entre la génération de l'impulsion laser et le moment où le faisceau réfléchi a atteint le capteur. La lumière se déplaçant toujours à la même vitesse, ils ont pu déterminer la distance à l'aide d'une simple arithmétique fractionnaire. Cette méthode est encore utilisée aujourd'hui dans tous les télémètres laser.
Cependant, l'opération n'est pas aussi simple, car le laser traverse l'atmosphère à deux reprises. Ce faisant, la lumière est passablement dispersée. Pour qu'au moins un des cent quadrillions de photons revienne, il faut une puissance laser importante et un détecteur suffisamment sensible pour détecter ce photon unique. C'est pourquoi il n'existe que quelques télescopes dans le monde avec lesquels il est possible de réaliser de telles mesures.
Photo: Emplacement des rétroréflecteurs de la mission Apollo 11
... ET EINSTEIN AVAIT RAISON APRÈS TOUT !
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Nombreux sont ceux qui se demandent aujourd'hui : "Pourquoi tous ces efforts ?" Il s'avère que la télémétrie laser lunaire a permis aux chercheurs d'obtenir des informations précieuses sur les interactions du système Terre-Lune. Par exemple, nous savons maintenant que la lune s'éloigne de la Terre d'environ quatre centimètres par an. ... et le LLR a même été en mesure de fournir une preuve pratique de la théorie de la relativité d'Einstein. Selon cette théorie, la Terre et la Lune devraient se déplacer dans le champ gravitationnel du Soleil avec une accélération identique, alors que leurs propres champs gravitationnels sont très différents. C'est exactement ce que les mesures ont confirmé, et rien que pour cette raison, le voyage sur la Lune valait la peine.
HIER SUR LA LUNE
Aujourd'hui dans la quincaillerie
Le LLR n'était qu'un début. Le véritable triomphe du laser a commencé peu après, lorsqu'en 1970 les semi-conducteurs ont été utilisés pour la première fois pour générer des faisceaux laser. Ce succès a déclenché une tendance à la miniaturisation qui se poursuit encore aujourd'hui. Aujourd'hui, vous pouvez acheter dans n'importe quelle quincaillerie un appareil portatif qui ne fait pratiquement rien de plus que les lasers géants de 1969.
NOUVELLES DIMENSIONS
L'étape suivante est celle de la détection et de la télémétrie par la lumière (LiDAR). Comme son nom l'indique, le LiDAR ajoute un élément crucial à la mesure classique des distances : la détection. Le LiDAR détecte les objets et détermine où ils se trouvent dans un espace. Au lieu de mesurer simplement la distance entre deux points, des milliers d'impulsions laser balayent l'ensemble de l'environnement en une fraction de seconde. Elles créent un nuage de points qu'un ordinateur transforme en images tridimensionnelles. Comme les impulsions individuelles se succèdent rapidement, le LiDAR peut également détecter les mouvements et les utiliser pour calculer la vitesse des véhicules, par exemple.
LIDAR SUR LA ROUTE
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LE LIDAR REND LES ROUTES PLUS SÛRES
L'exemple le plus connu de ces mesures de vitesse est le "speed gun" utilisé par la police. À proprement parler, la plupart des pièges à vitesse d'aujourd'hui sont des pièges LiDAR. L'effet est le même et, si nous sommes honnêtes, ils contribuent de manière significative à la sécurité routière. Il en va de même pour un autre système LiDAR, logé dans la voiture elle-même : l'aide au freinage d'urgence. C'est là que les capacités du LiDAR prennent tout leur sens, car le véhicule détecte les obstacles de manière autonome, mesure la distance et déclenche le freinage si nécessaire. Les compagnies d'assurance prévoient que ces systèmes d'assistance réduiront le nombre d'accidents de la circulation de 20 à 30 %.
LE DÉFI DE L'AVENIR
Nombreux sont ceux qui considèrent les systèmes d'aide à la conduite comme la première étape vers les voitures autonomes, et les constructeurs automobiles ne sont d'ailleurs pas les seuls à travailler sur cette vision de l'avenir. Le LiDAR jouera certainement un rôle crucial dans cette évolution, mais les exigences sont énormes. Tout d'abord, la portée et la résolution de ces systèmes doivent augmenter. Pour les fabricants de composants tels que LASER COMPONENTS, cela signifie que les avancées suivantes sont nécessaires : des diodes laser avec des durées d'impulsion encore plus courtes et une puissance de sortie encore plus élevée, ainsi que des détecteurs encore plus sensibles - et tous deux devraient idéalement être si petits qu'ils peuvent être installés n'importe où dans la voiture.
L'image: LiDAR crée une image tridimensionnelle de l'environnement
DES SOLUTIONS CRÉATIVES POUR DEMAIN
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Des solutions créatives pour demain : La vision de la voiture autonome est actuellement l'un des plus importants moteurs d'innovation dans l'industrie du laser. Les ingénieurs en développement de nos sites au Canada et aux États-Unis travaillent à plein régime sur des solutions créatives pour faire de ce rêve une réalité. Chez LASER COMPONENTS Canada, par exemple, ils ont réalisé une percée dans la microproduction qui leur a permis d'améliorer considérablement l'efficacité de nos diodes laser pulsées (voir p. 27).
De minuscules "tranchées" entre les circuits des émetteurs évitent les courants parasites gênants et garantissent ainsi une puissance de sortie plus élevée. Cela permettra aux systèmes LiDAR de "voir" encore plus loin à l'avenir. Il s'agit d'une nouvelle étape importante vers la conduite autonome, mais l'objectif est loin d'être atteint. D'autres innovations sont déjà en préparation.
LIDAR FLASH : AVEC DES ÉMETTEURS PUISSANTS ET DES DÉTECTEURS TRÈS SENSIBLES, LES SYSTÈMES LIDAR PEUVENT ÊTRE MIS EN ŒUVRE SANS PIÈCES MOBILES.
COMPOSANTS LASER CANADA
Le directeur général, Jeff Britton, et son équipe travaillent sur des diodes laser pulsées pour les voitures à conduite autonome. Deux approches différentes permettent de relever les défis : soit avec des durées d'impulsion de plus en plus courtes, comme dans les PLD QuickSwitch®, soit avec des réseaux qui abritent quatre à douze émetteurs sur une seule puce.
LASER COMPONENTS Germany - Votre partenaire compétent pour les composants optiques et optoélectroniques en Allemagne.
Bienvenue chez LASER COMPONENTS Germany GmbH, votre expert en composants photoniques. Notre large gamme de produits (détecteurs, diodes laser, modules laser, optiques, fibres optiques et autres) vaut chaque Euro (€/EUR). Nos solutions sur mesure couvrent tous les domaines d'application imaginables : de la technique de détection à la technique médicale. Vous pouvez nous joindre ici :
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