更高速度的光學(xué)測(cè)距技術(shù)
微諧振器為基礎(chǔ)的光學(xué)頻率梳可以實(shí)現(xiàn)高精度光學(xué)測(cè)距,測(cè)量速度能達(dá)到每秒1億次,這一研究成果已經(jīng)發(fā)表在《科學(xué)(Science)》雜志,來(lái)自卡爾斯魯厄科學(xué)技術(shù)研究所(KIT)和洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)的科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了這一研究成果,實(shí)驗(yàn)所獲得的測(cè)距速度是目前研究領(lǐng)域的最高值。研究人員演示了一種微米精度的子彈剖面飛行取樣。實(shí)驗(yàn)依賴(lài)于在基于芯片的光學(xué)微諧振器由氮化硅產(chǎn)生孤子頻率梳。潛在的應(yīng)用包括基于高精度和緊湊的激光雷達(dá)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)三維攝像機(jī)。 幾十年來(lái),激光測(cè)距技術(shù),也被稱(chēng)為激光雷達(dá)(基于激光的光探測(cè)和測(cè)距),已經(jīng)成為公認(rèn)的方法。今天,光學(xué)測(cè)距方法正在應(yīng)用于各種新興應(yīng)用中,如導(dǎo)航自主對(duì)象,如無(wú)人駕駛飛機(jī)或衛(wèi)星,或在智能工廠的過(guò)程控制。這些應(yīng)用程序?qū)y(cè)量速度和精度以及光學(xué)測(cè)距系統(tǒng)的尺寸都有非常嚴(yán)格的要求。 來(lái)自卡爾斯魯厄科學(xué)技術(shù)研究所的Christian Koos教授領(lǐng)導(dǎo)研究小組和來(lái)自洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的Tobias Kippenberg教授的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)始合作應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn),針對(duì)超快速、高精度的激光雷達(dá)系統(tǒng)小型化研究。這個(gè)概念的基礎(chǔ)研究現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。 為了證明這種方法的可行性,科學(xué)家們利用飛行的子彈進(jìn)行驗(yàn)證,子彈的飛行速度約為150米/秒,“我們?cè)O(shè)法對(duì)飛行的子彈的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行取樣,并實(shí)現(xiàn)微米的精度”,Koos教授說(shuō)道,“為此,我們每一秒會(huì)記錄1億次距離值,這是到目前為止所記錄的最快距離測(cè)量。” 這次演示是由一個(gè)瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院開(kāi)發(fā)的新的芯片級(jí)光源輔助進(jìn)行的,并由此產(chǎn)生光學(xué)頻率梳。光學(xué)頻率梳是在光學(xué)微腔中產(chǎn)生的,是一個(gè)小小的圓形結(jié)構(gòu),這是從激光源產(chǎn)生的連續(xù)光波。在非線性光學(xué)過(guò)程的作用下,激光被轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的光脈沖,并產(chǎn)生耗散克爾孤子,形成具有寬帶光譜的規(guī)則脈沖序列。 |