超快光學(xué)技術(shù)給行業(yè)帶來翻天覆地的變化

普渡大學(xué)（Purdue University）和斯坦福在學(xué)的研究人員相信，他們已經(jīng)開發(fā)出一種新奇的激光感知技術(shù)，它比現(xiàn)有技術(shù)更強大，更便宜，有著廣泛的用途，例如，我們可以用激光引導(dǎo)無人駕駛汽車。

研究人員說，與傳統(tǒng)尖端激光束控制裝置相比，新技術(shù)處理速度更快，傳統(tǒng)設(shè)備使用了相控天線陣列。普渡大學(xué)、斯坦福大學(xué)開發(fā)的激光束控制裝置正在接受測試，它是以光與物質(zhì)的相互作用作為基礎(chǔ)開發(fā)的，硅超表面與短光脈沖會發(fā)生作用，脈沖可以由包含頻率梳光譜的鎖模激光器發(fā)出。新激光束控制裝置可以以納秒或者皮秒的速度掃描大范圍場景，當(dāng)前技術(shù)需要的時間以微秒計算。

斯坦福材料科學(xué)與工程博士后研究員沙勒圖特（Amr Shaltout）認(rèn)為：“與現(xiàn)有技術(shù)相比，新技術(shù)簡單很多，能耗也低很多。”他還說：“這種技術(shù)將兩個完全不同的領(lǐng)域融合在一起，一是納米光子超表面技術(shù)，還有就是超快光學(xué)技術(shù)。”

激光束控制技術(shù)是一種相當(dāng)關(guān)鍵的技術(shù)，它可以用在許多地方，比如導(dǎo)航、太空飛行、雷達(dá)應(yīng)用、成像、標(biāo)簽掃描、機器人、考古、繪圖、大氣物理等領(lǐng)域。提高激光掃描速度與更高的幀速率有關(guān)，與還提高圖像分辨率有關(guān)。

普渡大學(xué)教授沙拉耶夫（Vladimir Shalaev）認(rèn)為：“沙勒圖特的概念相當(dāng)厲害，老實說，我們有點吃驚，概念如此簡單，效率如此高，比目前人們使用的技術(shù)簡單很多，快很多，為什么之前沒有人嘗試過呢？”他還認(rèn)為，這一成果是普渡和斯坦福傾力合作的結(jié)果。

研究人員認(rèn)為，它們開發(fā)的技術(shù)是一種“芯片兼容技術(shù)”，不需要額外的能量。新技術(shù)以光與物質(zhì)的相互作用作為基礎(chǔ)開發(fā)的，一邊是超表面，一邊是短脈沖，這種短脈沖來自鎖模激光器，上面裝有等距鎖相頻率線。還有一個比較關(guān)鍵的地方：新技術(shù)用到超表面，超表面來自帶圖案的硅薄膜。

自動駕駛汽車用光偵測測距，或者使用激光雷達(dá)，激光雷達(dá)與雷達(dá)相似，它會發(fā)射紅外或者可見光，脈沖碰到物體之后反射，激光雷達(dá)測量從發(fā)射到反射回來所花的時間，制成圖像?，F(xiàn)在我們會在無人駕駛汽車車頂看到旋轉(zhuǎn)設(shè)備，激光雷達(dá)可以取代這種設(shè)備。問題在于，當(dāng)前的技術(shù)太過昂貴。

沙勒圖特說，使用光子超表面是一個關(guān)鍵的新突破。他還說，超表面為光電設(shè)計提供了更簡單、更緊湊、更節(jié)能的解決方案。將兩種技術(shù)結(jié)合在一起就可以讓方案變得更簡單。

在目前使用的相位陣列光學(xué)技術(shù)中，每一根天線的輻射都要單獨控制。在沙勒圖特開發(fā)的系統(tǒng)中，每一個部分發(fā)出的光頻率稍有不同，也就是說沒有必要持續(xù)控制每一根天線，處理時消耗的電量也會減少。

沙勒圖特認(rèn)為，他們之所以能成功，跨學(xué)科研究是關(guān)鍵。他說：“有時，行業(yè)之外的人會幫助我們，讓我們看清解決方案，找到解決方案，解決不同領(lǐng)域的問題，將它們聯(lián)系在一起。”

現(xiàn)在研究人員要優(yōu)化技術(shù)，讓新技術(shù)從實驗室走出來，進入現(xiàn)實世界。他們正在尋找投資者、合伙人，可能還會將技術(shù)授權(quán)給他人使用。最開始時，新技術(shù)可能會在部分地方出現(xiàn)，比如裝進店鋪掃描設(shè)備，被機場使用，然后才會進入自動駕駛汽車，甚至被手機制造商使用。

沙勒圖特認(rèn)為：“看起來這是一門破壞性的技術(shù)，它可能讓給行業(yè)帶來翻天覆地的變化，這個行業(yè)相當(dāng)巨大，是新興產(chǎn)業(yè)。”