硬币大小激光器实现高清环境感知

近日，科研团队成功研制出一种硬币尺寸的激光装置，该技术有望显著提升自动驾驶车辆的导航能力。这项创新旨在增强光学计量技术——通过光波实现物体测量与识别的科学方法。研究团队预见了其多重应用前景，特别是在激光雷达（LiDAR）领域，该系统能为自动驾驶车辆提供实时导航数据。

目前配备激光雷达的车辆通过发射人眼不可见的激光束探测周围环境，收集行人、车辆及障碍物的尺寸、距离和速度信息。但罗切斯特大学与加州大学圣塔芭芭拉分校的研究团队指出，现有激光雷达系统存在结构复杂、易出错的缺陷。他们宣称，新型激光器能以更高速度和精度采集更全面、精细的环境数据。

“频率调制连续波激光雷达作为更先进的技术形态，需要激光器具备大调谐范围和快速频率调节能力——这正是我们激光器的优势所在。”该研究第一作者、罗切斯特大学电子与计算机工程及光学专业博士生Shixin Xue在声明中表示。研究人员通过让激光器识别旋转圆盘上乐高积木拼成的字母“U”和“R”，验证了其对高速移动物体细节的追踪能力，这项特性对自动驾驶等场景至关重要。

由工程学教授Qiang Lin实验室研发的新型芯片级激光器，能够通过极高速率在宽光谱范围内精确调节光波颜色，从而实现超快速、高精度的测量

为未来自动驾驶赋能
Xue还介绍了团队如何微型化Pound-Drever-Hall（PDH）激光稳频系统——该技术用于抑制激光噪声并保持频率稳定。传统PDH系统需要包含本征激光器、隔离器、声光调制器和相位调制器等桌面计算机大小的设备。“这是构建超高精度光钟的关键技术，但常规实现需要大量设备，”Xue解释道，“我们的激光器将所有功能集成于可电调谐的微型芯片上。”

这项突破有望以更紧凑的形态提升激光雷达性能。当前自动驾驶系统需在车顶安装庞大传感器以确保安全精度，这会影响空气动力学性能。研究人员表示，新型激光器不仅适用于对风阻极度敏感的自动驾驶飞行器，还可用于量子信息处理、引力波探测等需要极高精度激光的系统。

实验数据显示，该激光器每秒可发射200亿亿（20×10¹⁸）个光脉冲，能在0.4米距离外精准测量速度达40米/秒（约131英尺/秒）的移动物体，并保持长达60分钟的稳定运行。该研究获得美国国防高级研究计划局（DARPA）“通用微尺度光学系统激光器”（LUMOS）计划的部分资助，该计划旨在通过开发更复杂强大的光子设备推动光学技术发展。