新型激光器尺寸小于一便士硬币 可进行超高速物体测量

基于激光的测量技术（称为光学计量学）可用于研究物体和材料的物理特性。但当前的光学计量学需要庞大且昂贵的设备来实现精密的激光波控制，这为部署精简、高性价比的系统造成了瓶颈。

这种新型芯片级激光器在《Light: Science & Applications》期刊发表的论文中被描述，它能够以极快速度（约每秒10^19次）在宽光谱范围内极其精确地改变自身颜色，从而进行超高速精准测量。与传统硅光子学不同，该激光器采用名为铌酸锂的合成材料制造，并利用泡克尔斯效应（当存在电场时改变材料折射率的物理现象）。

"我们针对的若干应用已经可以从我们的设计中受益，"薛世鑫（Shixin Xue）表示。他是电气与计算机工程及光学领域院长教授、论文作者之一林强的博士生。"首先是应用于自动驾驶车辆的光探测与测距系统（LiDAR），但更先进的形式——调频连续波LiDAR需要大调谐范围和快速的激光频率调制，而这正是我们激光器所能实现的。"

研究人员通过旋转圆盘上的LiDAR系统演示了该激光器如何识别由玩具积木拼成的字母U和R。他们表示，这项微型演示可扩展应用于高速公路车速及距离下的车辆与障碍物检测。

研究人员还展示了该芯片级激光器如何用于庞德-德雷弗-霍尔（PDH）激光频率锁定技术——一种用于收窄、稳定和降低激光噪声的常用技术。

"这是用于精确测量时间的光学时钟的关键技术，但通常需要大量设备，"薛世鑫指出。典型装置可能需要台式电脑尺寸的仪器，如本征激光器、隔离器、声光调制器和相位调制器。"我们的激光器可将所有这些功能集成到可通过电调谐的微型芯片中。"

该研究由美国国防高级研究计划局（DARPA）"通用微尺度光学系统激光器项目"（LUMOS）和美国国家科学基金会共同资助。