超快光学技术给行业带来翻天覆地的变化

普渡大学（Purdue University）和斯坦福在学的研究人员相信，他们已经开发出一种新奇的激光感知技术，它比现有技术更强大，更便宜，有着广泛的用途，例如，我们可以用激光引导无人驾驶汽车。

研究人员说，与传统尖端激光束控制装置相比，新技术处理速度更快，传统设备使用了相控天线阵列。普渡大学、斯坦福大学开发的激光束控制装置正在接受测试，它是以光与物质的相互作用作为基础开发的，硅超表面与短光脉冲会发生作用，脉冲可以由包含频率梳光谱的锁模激光器发出。新激光束控制装置可以以纳秒或者皮秒的速度扫描大范围场景，当前技术需要的时间以微秒计算。

斯坦福材料科学与工程博士后研究员沙勒图特（Amr Shaltout）认为：“与现有技术相比，新技术简单很多，能耗也低很多。”他还说：“这种技术将两个完全不同的领域融合在一起，一是纳米光子超表面技术，还有就是超快光学技术。”

激光束控制技术是一种相当关键的技术，它可以用在许多地方，比如导航、太空飞行、雷达应用、成像、标签扫描、机器人、考古、绘图、大气物理等领域。提高激光扫描速度与更高的帧速率有关，与还提高图像分辨率有关。

普渡大学教授沙拉耶夫（Vladimir Shalaev）认为：“沙勒图特的概念相当厉害，老实说，我们有点吃惊，概念如此简单，效率如此高，比目前人们使用的技术简单很多，快很多，为什么之前没有人尝试过呢？”他还认为，这一成果是普渡和斯坦福倾力合作的结果。

研究人员认为，它们开发的技术是一种“芯片兼容技术”，不需要额外的能量。新技术以光与物质的相互作用作为基础开发的，一边是超表面，一边是短脉冲，这种短脉冲来自锁模激光器，上面装有等距锁相频率线。还有一个比较关键的地方：新技术用到超表面，超表面来自带图案的硅薄膜。

自动驾驶汽车用光侦测测距，或者使用激光雷达，激光雷达与雷达相似，它会发射红外或者可见光，脉冲碰到物体之后反射，激光雷达测量从发射到反射回来所花的时间，制成图像。现在我们会在无人驾驶汽车车顶看到旋转设备，激光雷达可以取代这种设备。问题在于，当前的技术太过昂贵。

沙勒图特说，使用光子超表面是一个关键的新突破。他还说，超表面为光电设计提供了更简单、更紧凑、更节能的解决方案。将两种技术结合在一起就可以让方案变得更简单。

在目前使用的相位阵列光学技术中，每一根天线的辐射都要单独控制。在沙勒图特开发的系统中，每一个部分发出的光频率稍有不同，也就是说没有必要持续控制每一根天线，处理时消耗的电量也会减少。

沙勒图特认为，他们之所以能成功，跨学科研究是关键。他说：“有时，行业之外的人会帮助我们，让我们看清解决方案，找到解决方案，解决不同领域的问题，将它们联系在一起。”

现在研究人员要优化技术，让新技术从实验室走出来，进入现实世界。他们正在寻找投资者、合伙人，可能还会将技术授权给他人使用。最开始时，新技术可能会在部分地方出现，比如装进店铺扫描设备，被机场使用，然后才会进入自动驾驶汽车，甚至被手机制造商使用。

沙勒图特认为：“看起来这是一门破坏性的技术，它可能让给行业带来翻天覆地的变化，这个行业相当巨大，是新兴产业。”