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。現(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)。
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