研究人員開(kāi)發(fā)利用“光子晶體”的新型光束掃描設(shè)備
從超市的條碼掃描器到新型智能手機(jī)上的攝像頭,激光掃描器是我們?nèi)粘I钪胁豢扇鄙俚囊徊糠郑揽?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=激光器',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_4">激光器和探測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。 使用激光雷達(dá)(LiDAR)進(jìn)行距離和物體識(shí)別正變得越來(lái)越普遍:反射的激光束記錄了周?chē)沫h(huán)境,為自動(dòng)駕駛汽車(chē)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和工廠機(jī)器人提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。 目前的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法是將激光束從移動(dòng)的鏡子上反射出去,這種機(jī)械方法導(dǎo)致了較慢的掃描速度和不精確性,更不用說(shuō)容納激光和鏡子的設(shè)備的巨大物理尺寸和復(fù)雜性。 日本京都大學(xué)大學(xué)院工學(xué)研究科的研究小組在《Nature Communications》上發(fā)表文章,描述了利用“光子晶體”的新型光束掃描裝置,消除了對(duì)移動(dòng)部件的需求。研究人員發(fā)現(xiàn),改變晶格點(diǎn)的形狀和位置會(huì)導(dǎo)致激光束以獨(dú)特的方向發(fā)射,而不是將晶體的晶格點(diǎn)有序地排列在一起。 “一個(gè)光子晶體的晶格,看起來(lái)就像一塊瑞士奶酪,每個(gè)晶體都被計(jì)算出在一個(gè)特定的方向上發(fā)射光束,”領(lǐng)導(dǎo)該團(tuán)隊(duì)的野田進(jìn)(Susumu Noda)解釋說(shuō)“通過(guò)消除機(jī)械鏡,我們制造出了一種更快、更可靠的光束掃描設(shè)備! ![]() 圖1. 雙調(diào)制光子晶體,用于激光束掃描 光子晶體激光器是一種“半導(dǎo)體激光器”,它的晶格點(diǎn)可以看作是納米級(jí)的天線,通過(guò)排列可以使激光束從表面垂直發(fā)射。但最初光束只能在二維平面上朝一個(gè)方向前進(jìn),團(tuán)隊(duì)需要覆蓋更多的區(qū)域。周期性地排列天線位置,成功地改變了方向,但功率輸出的下降和變形的形狀使這一解決方案不可行。 “調(diào)制天線位置會(huì)導(dǎo)致相鄰天線發(fā)出的光相互抵消,”野田繼續(xù)說(shuō)道,“這導(dǎo)致我們嘗試改變天線尺寸。最終,我們發(fā)現(xiàn)調(diào)整位置和尺寸都會(huì)導(dǎo)致看似隨機(jī)的光子晶體,產(chǎn)生準(zhǔn)確的光束,而沒(méi)有功率損耗。我們將其稱(chēng)為‘雙調(diào)制光子晶體’! ![]() |