0:00:08.145,0:00:10.055
Es ist spät und stockfinster.

0:00:10.055,0:00:14.608
Ein selbstfahrendes Auto fährt[br]auf einer engen, kurvenreichen Landstraße.

0:00:15.128,0:00:18.240
Plötzlich tauchen gleichzeitig[br]drei Hindernisse auf.

0:00:18.724,0:00:20.406
Was passiert als Nächstes?

0:00:20.846,0:00:24.043
Bevor es die Hindernisse umfahren kann,

0:00:24.043,0:00:26.083
muss das Auto sie entdecken

0:00:26.083,0:00:29.846
und genug Informationen[br]über Größe, Form und Position sammeln,

0:00:29.846,0:00:33.756
damit seine Kontrollalgorithmen[br]den sichersten Kurs planen können.

0:00:34.208,0:00:37.772
Ohne menschlichen Fahrer[br]braucht das Auto intelligente Augen --

0:00:37.772,0:00:40.618
Sensoren, die diese Details[br]registrieren müssen --

0:00:40.618,0:00:43.853
trotz Umgebung,[br]Wetter- und Lichtverhältnissen

0:00:43.853,0:00:45.769
und all das sekundenschnell.

0:00:45.920,0:00:47.225
Eine große Aufgabe,

0:00:47.225,0:00:50.158
doch es gibt eine Lösung,[br]die zwei Dinge kombiniert:

0:00:50.158,0:00:53.849
ein spezielles laserbasiertes[br]Messsystem namens LIDAR

0:00:53.849,0:00:58.375
und Kommunikationstechnik im Kleinformat,[br]die das Internet am Laufen hält,

0:00:58.375,0:01:00.686
die integrierte Photonik.

0:01:00.936,0:01:06.006
Um LIDAR zu verstehen, hilft der Vergleich[br]mit der verwandten Radartechnik.

0:01:06.006,0:01:11.866
In der Luftfahrt senden Radarantennen[br]Funk- oder Mikrowellen an Flugzeuge.

0:01:11.866,0:01:14.470
Sie orten deren Position,[br]indem sie messen,

0:01:14.470,0:01:16.620
wann die Wellen das Flugzeug treffen.

0:01:16.620,0:01:18.713
Doch dieses Sichtsystem ist ungenau.

0:01:18.713,0:01:22.619
Denn die großen Strahlen[br]erkennen keine Details.

0:01:22.619,0:01:25.899
Im Gegensatz dazu verwenden[br]selbstfahrende Autos LIDAR,

0:01:25.899,0:01:28.634
d. h. lichtgestützte Ortung[br]und Abstandsmessung.

0:01:28.634,0:01:32.190
LIDAR nutzt einen feinen,[br]unsichtbaren Infrarot-Laser.

0:01:32.190,0:01:34.260
Er erkennt kleinste Objekte

0:01:34.260,0:01:38.012
wie den Hemdknopf eines Fußgängers[br]auf der anderen Straßenseite.

0:01:38.123,0:01:42.125
Wie lassen sich aber Form oder Tiefe[br]dieser Objekte bestimmen?

0:01:42.483,0:01:48.111
LIDAR feuert zur Tiefenauflösung[br]eine Reihe ultrakurzer Laserimpulse ab.

0:01:48.267,0:01:50.746
Nehmen wir einen Elch auf der Landstraße.

0:01:50.746,0:01:52.513
Während der Wagen vorbeifährt,

0:01:52.513,0:01:55.853
trifft ein LIDAR-Impuls[br]auf den Ansatz des Geweihs

0:01:55.853,0:02:00.522
und der nächste prallt[br]von der Spitze einer Geweihschaufel ab.

0:02:00.721,0:02:04.278
Die Messung des Zeitunterschieds[br]der Rückstreuung beider Impulse

0:02:04.278,0:02:06.882
gibt Aufschluss über die Form des Geweihs.

0:02:06.882,0:02:12.545
So erstellt ein LIDAR-System mit vielen[br]Kurzimpulsen ein schnelles Detailprofil.

0:02:13.192,0:02:15.957
Die einfachste Art[br]der Lichtimpulserzeugung

0:02:15.957,0:02:18.557
ist das Ein- und Ausschalten eines Lasers.

0:02:18.557,0:02:20.396
Das macht ihn aber instabil

0:02:20.396,0:02:23.428
und beeinträchtigt[br]das exakte Takten der Impulse.

0:02:23.428,0:02:25.495
So wird die Tiefenauflösung ungenau.

0:02:25.599,0:02:28.995
Der Laser bleibt also besser an[br]und man nutzt etwas anderes,

0:02:28.995,0:02:32.345
um das Licht schnell und zuverlässig[br]periodisch abzudecken.

0:02:33.031,0:02:35.987
Hier kommt integrierte Photonik ins Spiel

0:02:35.987,0:02:41.044
Digitale Internetdaten werden von präzise[br]getakteten Lichtimpulsen übertragen --

0:02:41.044,0:02:44.185
bis zu hundert Pikosekunden schnell.

0:02:44.473,0:02:48.845
Eine Art der Impulserzeugung[br]bietet der Mach-Zehnder-Modulator.

0:02:49.104,0:02:54.149
Er nutzt den Vorteil einer bestimmten[br]Welleneigenschaft, der Interferenz.

0:02:54.658,0:02:57.613
Wenn man Steine in einen Teich wirft,

0:02:57.613,0:03:01.308
breiten sich Wellen aus,[br]überlappen sich und bilden ein Muster.

0:03:01.550,0:03:05.464
Hier und da laufen Wellen ineinander[br]und bilden noch größere;

0:03:05.464,0:03:08.450
manchmal heben sie einander auf.

0:03:08.450,0:03:11.517
Der Mach-Zehnder-Modulator[br]funktioniert ähnlich.

0:03:11.517,0:03:14.984
Er teilt Lichtwellen[br]in zwei parallele Arme

0:03:14.984,0:03:17.292
und verbindet sie dann wieder.

0:03:17.292,0:03:20.784
Wird das Licht in einem Arm[br]verlangsamt und verzögert,

0:03:20.784,0:03:25.453
verbinden sich die Wellen nicht synchron,[br]heben sich auf und blockieren das Licht.

0:03:25.623,0:03:28.164
Manipuliert man[br]die Verzögerung in einem Arm,

0:03:28.164,0:03:31.187
wirkt der Modulator[br]wie ein Ein-/Ausschalter

0:03:31.187,0:03:33.024
und sendet Lichtimpulse aus.

0:03:33.606,0:03:39.550
Ein Lichtimpuls von 100 Pikosekunden[br]schafft zentimeterfeine Tiefenauflösungen.

0:03:39.800,0:03:43.303
Doch die Autos von morgen[br]müssen noch besser sehen.

0:03:43.303,0:03:47.815
Durch Kopplung des Modulators mit einem[br]hochempfindlichen, schnellen Lichtsensor

0:03:47.815,0:03:50.878
erhält man millimetergenaue Auflösungen.

0:03:50.878,0:03:52.974
Das ist über 100 Mal besser,

0:03:52.974,0:03:57.027
als was wir mit normaler Sehkraft[br]auf der anderen Straßenseite erkennen.

0:03:57.339,0:04:02.925
Die 1. Generation des automobilen LIDAR[br]nutzt komplexe Drehvorrichtungen.

0:04:02.925,0:04:05.777
Sie scannen von Dächern oder Motorhauben.

0:04:05.777,0:04:09.308
Integrierte Photonik schrumpft[br]Modulatoren und Sensoren

0:04:09.308,0:04:12.218
auf weniger als Zehntelmillimeter.

0:04:12.508,0:04:17.440
Sie sitzen in Mikrochips, die eines Tages[br]in Autoscheinwerfer passen werden.

0:04:17.837,0:04:21.896
In den Chips wird auch die smarte Version[br]des Modulators zu finden sein.

0:04:21.896,0:04:26.806
So möchte man bewegliche Teile entfernen[br]und bei hohem Tempo scannen können.

0:04:27.212,0:04:31.097
Durch nur geringe Verlangsamung[br]des Lichts in einem Modulatorarm

0:04:31.097,0:04:35.931
ist diese Zusatzvorrichtung[br]eher Dimmer als Ein-/Ausschalter.

0:04:36.208,0:04:38.565
Durch Parallelschaltung vieler Arme --

0:04:38.565,0:04:42.491
jeder davon mit kleiner[br]kontrollierter Verzögerung --

0:04:42.491,0:04:46.828
kann man etwas Neues entwickeln:[br]einen steuerbaren Laserstrahl.

0:04:47.492,0:04:52.248
An ihrem neuen Platz sondieren[br]und sehen smarte Augen schärfer,

0:04:52.248,0:04:54.681
als es sich die Natur[br]je vorgestellt hätte,

0:04:54.681,0:04:57.544
und helfen so, mögliche[br]Hindernisse zu umfahren.

0:04:57.544,0:05:00.098
Dabei muss niemand nervös werden --

0:05:00.098,0:05:03.988
außer vielleicht ein desorientierter Elch.