研究人員采用機械手段來(lái)控制激光，以提高激光雷達的性能。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)不僅必須檢測快速移動(dòng)的物體，還必須能夠識別它們。將一束單頻激光束分裂成多個(gè)波長(cháng)將使分辨率成倍提高，從而達到這個(gè)目的。

Lidar是光探測和測距的縮寫(xiě)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，激光雷達裝置測量光束到達目標并反射所需的時(shí)間，從而確定它的距離。目前正在探索“調頻連續波”（FMCW）激光雷達。這種方法包括將一束單頻激光分裂成多個(gè)波長(cháng)的激光，稱(chēng)為“頻率梳”，可以獲得更好的分辨率。

目前實(shí)現這一結果的手段有些笨重。不過(guò)，普渡大學(xué)和瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）光子學(xué)和量子測量實(shí)驗室的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種新方法，利用聲學(xué)在硅片上創(chuàng )建和控制這種多頻率激光的光子組（photonic choir）。

什么是頻率梳？

激光頻率梳呈現數百個(gè)激光發(fā)射，每個(gè)占據一個(gè)確定的頻率范圍。然后，對于下一個(gè)頻率范圍，沒(méi)有激光發(fā)射。然后是下一個(gè)激光發(fā)射，它也保持一個(gè)確定的頻率范圍。

頻率與激光輻射強度的圖形圖將顯示與每個(gè)激光的頻率通道對應的一個(gè)峰值。在這些通道之間有空洞，沒(méi)有測量到的能量，對應的頻率跨度不包含激光發(fā)射。

它的形狀和梳子的輪廓一點(diǎn)也不像，因此得名。

聲學(xué)控制由激光創(chuàng )建的頻率梳，允許更有能力的激光雷達

微機電系統

研究人員在《自然通訊》上發(fā)表了他們的研究結果。這項技術(shù)使用由氮化鋁制成的微機電系統（MEMS）傳感器來(lái)調制頻率梳，頻率范圍從兆赫到千兆赫不等。

MEMS是一種微型機電設備，可以與集成電路一起制造，其尺寸只有微米。在這種情況下，其組合是與氮化硅光子學(xué)晶片。

這種光調制技術(shù)集成了力學(xué)和光學(xué)，以及兩者的制造過(guò)程。MEMS傳感器實(shí)際上是在氮化硅光子學(xué)上制造而來(lái)。這使得制造方法更加容易，從而具有更大的商業(yè)可行性。

《自然》雜志論文的第一作者劉俊秋表示：“這一成就將集成光子學(xué)、MEMS工程和非線(xiàn)性光學(xué)連接起來(lái)，代表了基于芯片的微梳技術(shù)的一個(gè)新的里程碑?！眲⑦€在EPFL的微陽(yáng)極技術(shù)中心領(lǐng)導氮化硅光子學(xué)芯片的制造。

按照EPFL物理學(xué)教授Tobias Kippenberg的說(shuō)法，“還沒(méi)有預料到的應用程序將在多個(gè)社區中繼續進(jìn)行。 “時(shí)間已經(jīng)證明，混合系統可以獲得比單個(gè)成分更大的優(yōu)勢和功能?！?/p>

各行各業(yè)都需要它

Kippenberg的話(huà)很有先見(jiàn)之明，因為激光頻率梳正在逐漸成為出于各種目的的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。

美國國家標準與技術(shù)研究所（NIST）和加州大學(xué)圣巴巴拉分校（UCSB）正在研究激光頻率梳，以便在同一根光纜上同時(shí)容納更多的信號。此外，來(lái)自UCSB、加州理工學(xué)院和瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的研究人員正在探索這項技術(shù)，著(zhù)眼于生產(chǎn)更小、更輕、更便宜的光學(xué)時(shí)鐘。