La tecnología LiDAR ha sido durante años una pieza clave en el desarrollo de vehículos autónomos, sistemas de vigilancia y aplicaciones militares. Basada en el uso de pulsos láser para medir distancias con gran precisión, esta herramienta permite construir mapas tridimensionales del entorno en tiempo real. Sin embargo, hasta ahora su capacidad se limitaba principalmente a la geometría de los objetos detectados, sin ofrecer información detallada sobre su composición o propiedades.
Un equipo de científicos de la Universidad de Toronto, en colaboración con la empresa de telecomunicaciones Ciena, ha dado un paso más allá. Han desarrollado un sistema capaz de medir no solo la distancia, sino también la velocidad de los objetos y las características de sus superficies en una sola medición. Este avance, descrito en la revista Optica, abre nuevas posibilidades tanto en aplicaciones civiles como militares.
LiDAR: de la geometría a la composición
Tradicionalmente, el LiDAR funciona emitiendo pulsos láser que rebotan en los objetos y regresan al sensor. Midiendo el tiempo que tarda la luz en volver, se calcula la distancia con gran exactitud. Repitiendo este proceso millones de veces por segundo, se genera una nube de puntos que representa el entorno. Es una técnica comparable a cómo los murciélagos utilizan ecos de sonido para orientarse, pero en este caso los “ecos” son destellos de luz.
Este método ha permitido a los coches autónomos identificar carreteras, peatones y señales de tráfico, y a los sistemas militares detectar obstáculos o posibles objetivos. Sin embargo, la información obtenida se limita a formas y posiciones, sin ofrecer detalles sobre qué materiales componen los objetos.
El módem óptico coherente como cerebro del sistema
El avance logrado por el equipo liderado por David Lindell se basa en el uso de un módem óptico coherente. A diferencia de los módems ópticos convencionales, que simplemente transmiten luz a través de fibra óptica, los módems coherentes analizan las características de esa luz con gran precisión. Son esenciales en telecomunicaciones modernas y en grandes centros de datos.
La idea fue aprovechar esta capacidad para “leer” el entorno. El resultado es un LiDAR que no solo mide el tiempo de retorno de la luz, sino también cómo cambian sus propiedades tras interactuar con una superficie. Esas variaciones contienen información sobre los materiales y su textura, permitiendo identificar si un objeto es metálico, plástico o rugoso.
Polarización: la clave para identificar materiales
Uno de los aspectos más innovadores del sistema es el uso de la polarización de la luz. La polarización describe la orientación de las ondas luminosas mientras viajan. Cuando la luz incide sobre diferentes materiales, esa orientación cambia de manera característica. Una lámina metálica, una superficie plástica o una pared rugosa dejan huellas distintas en la luz reflejada.
Analizando estas alteraciones, el sistema puede deducir la composición y textura de los objetos. Es como lanzar una pelota contra distintas superficies: el rebote revela información sobre aquello con lo que ha chocado.
Ventajas en condiciones adversas
El nuevo LiDAR no solo aporta más información, sino que también mejora el rendimiento en condiciones difíciles. La polarización permite que el sistema funcione incluso en presencia de partículas suspendidas en el aire, como niebla, polvo o lluvia intensa. Esto lo convierte en una herramienta valiosa para vehículos autónomos, robots industriales y sistemas de vigilancia remota, donde los sensores tradicionales suelen perder eficacia.
En el ámbito militar, esta capacidad resulta especialmente relevante. En un campo de batalla moderno no basta con detectar un objeto a varios kilómetros de distancia; es crucial saber si se trata de un vehículo blindado, un dron o simplemente un obstáculo. Además, las condiciones de baja visibilidad provocadas por humo o polvo hacen que esta tecnología pueda marcar la diferencia.
Aplicaciones civiles y militares
Aunque los investigadores destacan aplicaciones civiles como la robótica, la conducción autónoma y la inspección industrial, el potencial militar es evidente. Poder identificar materiales y velocidades en tiempo real ofrece ventajas estratégicas en escenarios de combate.
En el ámbito civil, la tecnología podría mejorar la seguridad de los coches autónomos, que no solo sabrían dónde está un objeto, sino también de qué está hecho y cómo se mueve. En la industria, permitiría inspecciones más precisas de infraestructuras y materiales, reduciendo riesgos y costes.
El desarrollo de este nuevo LiDAR óptico marca un avance significativo en la evolución de los sistemas de detección. Al combinar distancia, velocidad y composición en una sola medición, abre la puerta a aplicaciones más seguras y eficientes en múltiples sectores. Su capacidad para funcionar en condiciones adversas lo convierte en una herramienta especialmente valiosa en escenarios donde la visibilidad es limitada.