Un equipo de científicos liderado por el profesor Yongkang Dong del Laboratorio Clave Nacional de Información Espacial Láser del Instituto de Tecnología de Harbin, China, ha propuesto un sistema LiDAR de onda continua modulada en frecuencia (FMCW) multifuncional capaz de realizar mediciones de distancia de alta precisión y detección de múltiples parámetros. Esta novedosa tecnología, publicada en Light: Science & Applications (DOI: 10.37138/lam.2026.102), integra imágenes 3D con mediciones simultáneas de temperatura ambiental, concentraciones de gases y densidad de líquidos, abordando problemas críticos de seguridad en vehículos de nueva energía y naves espaciales.
Los sistemas LiDAR FMCW tradicionales se limitan a imágenes 3D de alta precisión y no pueden detectar estados internos de baterías ni parámetros ambientales. En vehículos eléctricos, el descontrol térmico de las baterías representa un riesgo de seguridad significativo, y la alerta temprana requiere monitoreo coordinado de múltiples parámetros como temperatura, densidad del electrolito y gases característicos. Actualmente, estas funciones se realizan mediante sistemas separados, lo que conlleva alta complejidad, costos elevados y desafíos de integración. El nuevo LiDAR multifuncional aborda esto detectando señales de eco tanto del espacio libre como de la fibra óptica, permitiendo imágenes y detección simultáneas mediante un solo demodulador.
En experimentos de prueba de concepto, el sistema logró obtener imágenes de una placa de plástico con el símbolo "HIT" colocada a 30 metros de distancia, con resolución ajustable de 0.3 cm a 1.2 cm. Simultáneamente, se midieron la densidad del electrolito y la temperatura de una batería con precisiones de 3×10⁻⁵ g/mL y 0.5 °C, respectivamente. Las concentraciones de gases críticos para el monitoreo del descontrol térmico—C2H2, CO2 y CH4—se detectaron con límites de 0.07 ppm, 48 ppm y 0.56 ppm, respectivamente.
Al integrar el LiDAR FMCW con reflectometría óptica en dominio de frecuencia (OFDR), el sistema aprovecha la misma fuente de luz continua modulada linealmente para imágenes en espacio libre y detección basada en fibra. Este enfoque ofrece alta resolución espacial y un amplio rango dinámico, lo que lo hace adecuado para medir deformación, temperatura, presión y concentración de gases. Los investigadores explican que en el módulo LiDAR, la distancia al objetivo se calcula a partir de la diferencia de camino óptico entre el pico de reflexión del colimador y el pico de reflexión del objetivo. Los espectros de reflexión de las rejillas de Bragg en fibra (FBG), cavidades Fabry-Perot (FP) y celdas de paso múltiple (MPC) se demodulan a partir de sus picos de reflexión en el dominio espacial mediante la transformada inversa de Fourier.
La capacidad de realizar simultáneamente imágenes 3D y detección de múltiples parámetros con un solo sistema tiene implicaciones significativas para la seguridad de los vehículos de nueva energía. Puede combinar las funciones clave de los sistemas de conducción autónoma y la gestión de baterías en una sola unidad, reduciendo complejidad y costos. La tecnología también es prometedora para aplicaciones en naves espaciales, donde es crucial monitorear parámetros ambientales y la integridad estructural.
El LiDAR FMCW multifuncional propuesto representa un gran avance en detección e imágenes integradas, ofreciendo una nueva solución para mejorar la seguridad en tecnologías emergentes.
