Среда, 21 февраля, 2024
ДомойТехнологииИспользование хаоса: революционный подход к лазерной дальнометрии

Использование хаоса: революционный подход к лазерной дальнометрии

- Advertisement -

Исследователи EPFL разработали новый метод лазерной локации с использованием хаотических частотных гребенок в оптических микрорезонаторах, что обещает достижения в оптической локации и коммуникационных технологиях. Иллюстрация облака точек LiDAR Учебного центра Rolex, EPFL. Фото: Антон Лукащук (EPFL)

Переход к хаосу происходит повсеместно в нелинейных системах. Микрорезонаторы Керра на основе фотонных чипов, управляемые непрерывной волной, демонстрируют пространственно-временной хаос, также известный как нестабильность хаотической модуляции.

На протяжении более пятнадцати лет такие состояния модуляционной нестабильности считались непрактичными для приложений по сравнению с их аналогами из состояний когерентного света, такими как солитонные состояния. Последний был центральным элементом многочисленных демонстраций громких приложений, от оптической связи дальнего действия до фотонных вычислений.

Использование хаотичных частотных гребенок

Теперь исследователи из группы Тобиаса Киппенберга из EPFL нашли новый способ использовать уникальные особенности хаотических частотных гребенок для реализации однозначной и помехозащищенной массивно-параллельной лазерной локации за счет использования внутренней случайной амплитудной и фазовой модуляции хаотических гребенчатых линий. .

Исследование представляет новую парадигму массово-параллельной лазерной локации с использованием некогерентных и хаотических состояний света в оптических микрорезонаторах. Этот инновационный подход предлагает значительные преимущества перед традиционными методами и открывает новые возможности для применения в различных областях.

Технические детали и преимущества

Концепция этого нового метода лазерной локации основана на принципе непрерывной случайной модуляции (RMCW), где случайная амплитудная и фазовая модуляция несущей используются для опроса цели с использованием кросс-корреляции амплитуды и частоты на детекторе.

В отличие от обычных систем непрерывного излучения (CW), которые полагаются на внешнюю модуляцию, подход, разработанный в EPFL, использует присущую ему случайную амплитудную и фазовую модуляцию хаотических гребенчатых линий в оптическом микрорезонаторе. Система может поддерживать сотни независимых от нескольких цветов оптических носителей, обеспечивая возможность массового параллельного выполнения лазерной локации и измерения скорости.

Коммерческие последствия и экспертные мнения

Технология RMCW становится все более привлекательной, и несколько компаний, занимающихся LiDAR, используют этот подход в своих коммерческих продуктах. «В предвидимую эпоху беспилотных транспортных средств невосприимчивость к взаимным помехам с другими LiDAR и источниками окружающего света делает это преимущество RMCW значительным», — говорит Антон Лукащук, аспирант лаборатории Киппенберга и первый автор исследования. «Кроме того, наш подход не требует строгих требований к частотному шуму, гибкости настройки и линейности лазеров, а также не требует процедур инициирования сигналов».

Иоганн Рименсбергер, постдок лаборатории Киппенберга и соавтор статьи, добавляет: «Удивительно, но работа в режиме хаотической модуляционной нестабильности сопровождается широкополосной модуляцией сигнала гребенчатых линий, часто превышающей резонансную полосу пропускания и приводящей к Разрешение по дальности в сантиметрах. Более того, хаотические микросоты энергоэффективны, термически стабильны, просты в эксплуатации и обеспечивают оптический спектр с плоской вершиной».

Прорыв команды открывает новые возможности для оптической дальности, связи с расширенным спектром, оптической криптографии и генерации случайных чисел. Результаты этого исследования не только расширяют наше понимание хаотической динамики в оптических системах, но и предоставляют практические решения для высокоточной лазерной локации в различных областях.

Ссылка: «Хаотическая параллельная дальнометрия на основе микросот», Антон Лукащук, Иоганн Рименсбергер, Александр Туснин, Цзюньцю Лю и Тобиас Дж. Киппенберг, 20 июля 2023 г., Природная фотоника.
DOI: 10.1038/s41566-023-01246-5

Образцы чипов были изготовлены в Центре микронанотехнологий (CMi) EPFL.

Исследование финансировалось Управлением научных исследований ВВС, Швейцарским национальным фондом zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Европейское космическое агентствоРамочная программа «Горизонт 2020»

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме