Transport
Chip-Scale LiDAR: Kleiner, Goedkoper via LiNbO3 Pockels Laser
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google
Hoe Precisielasers Moderne LiDAR Aandrijven
Laser zijn een ondergewaardeerde fundamentele technologie die de moderne wereld ondersteunt. Ze worden gebruikt in halfgeleiderfabricage, glasvezeltelecommunicatie, graveren en printen, optische schijven, chirurgie, metingen, militaire systemen, de ruimtevaart, enz.
Een recente explosieve toepassing van lasers is LiDAR (Light Detection and Ranging), of “laser radar”, een methode die een laser gebruikt om de afstand tot een object met exacte precisie te detecteren.
LiDAR’s worden door bijna alle zelfrijdende bedrijven gebruikt om hun autonome voertuigen aan te drijven, waarbij grote apparaten op het dak van de zelfrijdende auto’s worden gemonteerd.
Bron: SFGate
Het probleem met LiDAR is dat het nogal omvangrijk en duur is, waardoor massale uitrol economisch onhaalbaar is. Het is bovendien zeer fragiel, wat de langetermijnkosten nog verder verhoogt.
Dit zou zojuist veranderd kunnen zijn, dankzij een nieuw laserontwerp van onderzoekers van de University of Rochester (VS) en de University of California (VS). Het wijkt af van de gebruikelijke silicium-fotonica en maakt in plaats daarvan gebruik van lithiumniobaat.
They published their discovery in Light Science & Applications1, under the title “Pockels-laser die direct ultrafast optische metrologie aandrijft”.
Begrijpen van LiDAR: Principes & Technieken
Basisprincipes van LiDAR-afstandsmeting
Het basisprincipe van een LiDAR is vergelijkbaar met hoe een radar werkt: een signaal wordt uitgezonden en weerkaatst van een object terug naar de bron. De tijd tussen de uitzending van het signaal en de terugkeer geeft de afstand aan.
Het verschil is dat LiDAR’s onzichtbare stralen van infrarood of soms ultraviolet licht gebruiken, in plaats van radiogolven (de “R” in RADAR – RAdio Detectie AEn RBereik)
Bron: Synopsis
Aangezien licht extreem snel is, hebben LiDAR’s een uiterst precieze lasergolfsregeling nodig, wat leidt tot hoge complexiteit, kosten en fragiliteit van het systeem.
Pockels-effect: Ultrafast Laserafstemming Mogelijk Maken
De onderzoekers hebben geprobeerd de LiDAR-technologie te verbeteren door gebruik te maken van het Pockels-effect. Dit fenomeen verandert in sommige materialen de brekingsindex (hoe het licht buigt) wanneer een elektrisch veld actief is.
Het Pockels-effect wordt vertoond door speciale kristallen zoals monopotassiumfosfaat of het in deze studie gebruikte lithiumniobaat, een synthetisch zout bestaande uit lithium, niobium en zuurstof.
Bron: Sumimoto
Het stelde de onderzoekers in staat een laser te creëren die zijn kleur zeer precies over een breed lichtspectrum kan veranderen met zeer hoge snelheden — ongeveer 10 quintiljoen keer per seconde.
Een veelvoorkomende toepassing van lithiumniobaat is voor oppervlakte‑akoestische golven (SAW) in smartphones en andere elektronische apparaten om filters te maken die ruis en interferentie voorkomen, zodat deze technologie kan profiteren van een bestaande toeleveringsketen.
Een Chip-Scale Pockels LiDAR Laser Bouwen
Dunne-film Lithiumniobaat: Nanometer‑Schaal Engineering
De wetenschappers gebruikten een dunne film van lithiumniobaat, afgezet op een substraat van siliciumdioxide en silicium en beschermd door een laag siliciumoxide.
Vervolgens testten ze variaties van de silicium beschermende laag en vonden de optimale dikte die het meest controleerbare frequentiebereik kan genereren.
Het resultaat was een miniaturiseerde laser, ter grootte van een computerchip, met uiterst controleerbare parameters voor LiDAR-toepassingen.
“Het is een zeer belangrijk proces dat kan worden gebruikt voor optische klokken die tijd met extreme precisie kunnen meten, maar je hebt veel apparatuur nodig om dat te doen. Een typische opstelling kan instrumenten vereisen ter grootte van een desktopcomputer, zoals een intrinsieke laser, een isolator, een akoestisch‑optische modulator en een fase‑modulator.
Onze laser kan al deze componenten integreren in een zeer kleine chip die elektrisch kan worden afgestemd.”
Shixin Xue – Shixin Xue, een PhD-student aan de Rochester University
Prestatiemetri: Frequentie‑Chirp & Velocimetrie
Bij meting toonde de chip een prestatie die verreweg alle bestaande lasers overtrof.
Opmerkelijk bereikte hij een “frequentie‑chirp‑snelheid” van tot 20 EHz/s, met een modulatiebandbreedte van meer dan 10 GHz. Ter referentie: deze cijfers zijn enkele ordes van grootte groter dan die van bestaande lasers.
De laserchip kon een velocimetrie van 40 m/s bereiken over een korte afstand van 0,4 m, en de visuele resolutie was <2 cm. Het is zelfs mogelijk dat de snelheidsmeting hoger dan 40 m/s zou kunnen zijn, maar de experimentele opstelling stond snellere tests niet toe.
Deze prestaties op korte afstand zijn belangrijk, omdat traditionele LiDAR-systemen hier bijna altijd moeite mee hebben, samen met snel bewegende objecten, en dit vormt een groot probleem voor zelfrijdende technologie die absoluut goed moet kunnen zien van dichtbij en van snel bewegende objecten.
Waarom Miniaturized LiDAR Belangrijk Is: Voordelen & Toepassingen
Tot nu toe is de ontwikkeling van laserfrequentie‑controle relatief beperkt gebleven. Dit heeft ernstige beperkingen gecreëerd voor de praktische inzet van lasermetingen vanwege de grootte, het gewicht en het energieverbruik van deze systemen.
Dus zelfrijdende auto’s en andere autonome voertuigen (zoals drones) en apparaten (robotica) zijn de eerste duidelijke mogelijkheden voor deze technologie. Het veld werd belemmerd door twee problemen: een AI die slim genoeg is om de auto’s veilig te besturen, en de kosten & grootte van LiDAR’s om de AI een nauwkeurig beeld van de omgeving te geven. Lithiumniobaat-fotonica zou het tweede probleem net op tijd kunnen oplossen wanneer AI’s goed genoeg worden voor de taak.
Dit is niet de enige toepassing van ultraprecise lasermetingen. Geavanceerde productie gebruikt LiDAR ook voor constante metingen en kalibraties. Telecommunicatie, kwantumcommunicatie, het produceren van microgolven en sensoren zouden ook kunnen profiteren van zakformaat, goedkope en energiezuinige lasermetingen.
Wetenschappers gebruiken lasers zelfs voor het meten van zwaartegolven, waarneming van donkere materie en andere geavanceerde natuurkundige berekeningen. Ultraprecise velocimeters (snelheidsmeting) kunnen ook belangrijk zijn voor de ontwikkeling van betere inertiële opsluitende kernfusie, waardoor ze ook de algehele wetenschappelijke vooruitgang kunnen ondersteunen.
Investeren in Lasertechnologie
Laser zijn aanwezig in talloze onderdelen van moderne technologie, van optische schijven tot chirurgische instrumenten, 3D‑printen, halfgeleiders, productie en gen‑sequencers, met een markt van $17,8 mrd die naar verwachting tot 2030 met 7,8 % CAGR zal groeien.
U kunt investeren in lasergerelateerde bedrijven via vele brokers, en u kunt hier, op securities.io, onze aanbevelingen vinden voor de beste brokers in de VS, Canada, Australië, het VK, en vele andere landen.
Als u niet geïnteresseerd bent in het selecteren van specifieke bedrijven, kunt u ook kijken naar technologie‑ETF’s zoals iShares U.S. Technology ETF (IYW) of ProShares Nanotechnology ETF (TINY), zelfs als er geen speciale laser‑alleen ETF beschikbaar is, wat een meer gediversifieerde blootstelling biedt om te profiteren van nanotechnologie‑ en tech‑aandelen.
Top Publieke Laser‑ & Fotonicabedrijven
Coherent (II-VI Marlow): Een Leider in Laserinnovatie
COHR Prijsgrafiek
Coherent is een groot industrieel conglomeraat met meer dan 26.000 medewerkers en een leider in lasertechnologie. Het is ontstaan uit de fusie van geavanceerd materiaal II‑VI Marlow met de laserfabrikant Coherent.
Het bedrijf is een expert in geavanceerde materialen die worden gebruikt in lasers, optica en fotonica, zoals indiumfosfide, epitaxiale wafers en galliumarsenide.
Het groeide grotendeels dankzij meerdere overnames in het afgelopen decennium, van $600 M omzet in 2013 tot $4,7 Mrd in 2024.
Het bedrijf haalt 29 % van zijn omzet rechtstreeks uit lasers, terwijl de rest gerelateerd is aan bijbehorende apparatuur zoals optische vezels en elektronica. De instrumentatie‑categorie omvat voornamelijk levenswetenschappen en medische toepassingen.
Bron: Coherent
De aanwezigheid van het bedrijf in geavanceerde materialen zoals thermofotovoltaïcs (waarover we in een eerder artikel hebben gesproken), siliciumcarbide, lasers en elektronica helpt het te profiteren van structurele trends zoals de groei van precisieproductie, additive manufacturing (3D‑printen), elektrificatie en hernieuwbare energieën.
Het bedrijf heeft onlangs zijn siliciumcarbide‑activiteiten gesplitst in een nieuwe entiteit, voor 75 % eigendom van Coherent, waarbij de rest gelijkelijk eigendom is van zijn partners Mitsubishi Electric (die siliciumcarbide‑power‑IP levert) en Denso (die actief is als autosupplier op het gebied van elektrificatie en vermogenshalfgeleiders).
Dit komt doordat siliciumcarbide steeds meer een eigen technologie wordt, voornamelijk gebruikt in toepassingen met hoog vermogen zoals elektrische voertuigen, batterijen en hernieuwbare energie.
Coherent is een leider in LIDAR en 3D‑digitale detectie, inclusief voor zelfrijdende toepassingen, biotech Next Generation Sequencing (NGS) Flow Cells, en lasers voor halfgeleiderproductie. Het verwacht dat haar belangrijkste markten met 8‑20 % zullen groeien.
Bron: Coherent
De andere potentiële nieuwe toepassingen van lasers, zoals directe energiewapens, fotonische computing, kernfusie en ruimtevaarttechnologie, kunnen allemaal evenzeer bijdragen aan de langetermijngroei van het bedrijf.
Over het geheel genomen is Coherent zo dicht mogelijk bij een “pure play” beursgenoteerd laserbedrijf voor beleggers die in de sector geïnteresseerd zijn, met sterke verticale integratie en meer dan 3.100 patenten die haar innovaties beschermen.
Coherent produceert ook al lithiumniobaat‑wafers op schaal
Laatste Coherent (COHR) Aandelen Nieuws en Ontwikkelingen
Gerefereerde Studie
1. Xue, S., Li, M., Lopez-rios, R., et al. Pockels laser directly driving ultrafast optical metrology. Light Sci Appl 14, 209 (2025). https://doi.org/10.1038/s41377-025-01872-4 (COHR )
