美國研究人員推出了一款能調(diào)制自身頻率的激光器。該設(shè)備是一種新型腔穴光力學(xué)的實際應(yīng)用。研究者認(rèn)為該激光將可以提升 LIDAR（light detection and ranging：光探測與測量）系統(tǒng)的分辨率，縮減尺寸，降低成本，降低復(fù)雜性，并可以在視網(wǎng)膜成像應(yīng)用上發(fā)揮作用。
在傳統(tǒng)的光力學(xué)腔實驗中，激光從外部注入，腔穴只響應(yīng)與自己機(jī)械模式共振的激光頻率。該研究中，加利福尼亞大學(xué)的Connie Chang-Hasnain、伯克利和同事攜手Bandwidth10公司把激光器自身的諧振腔當(dāng)做機(jī)械諧振器使用。通過機(jī)械振蕩改變激光諧振腔尺寸，繼而改變激光的頻率。
關(guān)鍵的改變
為了使其效果最大化，研究者對該激光設(shè)置做了兩大關(guān)鍵改變。首先，研究者用VCSEL（vertical cavity surface emitting laser：垂直腔面發(fā)射激光器 ）激光器取代了傳統(tǒng)激光器——傳統(tǒng)激光從激光的一端發(fā)射出去，而VCSEL激光器的激光光束從VCSEL活躍區(qū)頂端或底部發(fā)射出去。新的激光發(fā)射方式意味著，透鏡之間的距離比傳統(tǒng)設(shè)置更小了，而且激光的波長對距離變化也更加敏感。
第二個變化是，把傳統(tǒng)用于VCSEL的透鏡——多層分布式布拉格反射器替換為高對比度光柵。高對比度光柵透鏡于2004年由 Chang-Hasnain團(tuán)隊開發(fā)，由能折射光的條形單層組成。高對比度光柵鏡片的重要特性之一是亮度比一般的鏡片更高。例如，研究者使用的20μm×20μm鏡片只有130pg。
壓力之下反應(yīng)
根據(jù)研究者設(shè)計，透鏡處于休眠狀態(tài)時，其反射度在VCSEL頻率下達(dá)到最大。在此頻率下激光的強(qiáng)度最大，對鏡子施加的壓力達(dá)到最大，這種壓力可稍稍把透鏡推遠(yuǎn)一點，降低激光的頻率，繼而降低鏡子的反射率。反過來，激光的強(qiáng)度和壓力降低了，導(dǎo)致透鏡回縮。由于激光對諧振腔長度變化反應(yīng)微小的延時，該壓力并不會立即升高導(dǎo)致透鏡過沖，從而增加激光頻率。當(dāng)壓力上升時，透鏡后移并且再一次過沖。這個循環(huán)導(dǎo)致頻率和激光產(chǎn)生周期性的快速振蕩。
研究者相信，這種“自清掃激光”將產(chǎn)生實際應(yīng)用。一個應(yīng)用就是在包括制造、遠(yuǎn)程感應(yīng)和無人駕駛汽車中都發(fā)揮重要作用的成像技術(shù)LIDAR。LIDAR通過向某物體發(fā)射光脈沖，根據(jù)反射光確定它的外形和距離。為了確定某些反射脈沖發(fā)射的具體時間，激光能量和頻率需要持續(xù)調(diào)節(jié)。該技術(shù)也同樣用于檢查眼后部是否有疾病征兆時用到的光學(xué)相干斷層成像術(shù) (OCT：optical coherence tomography)。
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