EPFL的研究人员利用光学微谐振器中的混沌频率梳开发出了一种新的激光测距方法，有望推动光学测距和通信技术的发展。洛桑联邦理工学院劳力士研究中心的激光雷达点云插图。

　　在非线性系统中，向混沌的过渡无处不在。基于光子芯片的连续波驱动克尔微谐振器表现出时空混沌，也称为混沌调制不稳定性。15年来，与相干光态对应物（如孤子态）相比，这种调制不稳定性状态一直被认为不适合应用。后者已成为从远距离光通信到光子计算等众多备受瞩目的应用演示的核心。
　　日前，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的托比亚斯·基彭伯格（Tobias Kippenberg）研究小组的研究人员找到了一种新方法，可以利用混沌频率梳的独特功能，通过利用混沌梳线的固有随机振幅和相位调制，实现毫不含糊且不受干扰的大规模并行激光测距。
　　这项研究为利用光微谐振器中的非相干和混沌光状态进行大规模并行激光测距引入了一种新范例。与传统方法相比，这种创新方法具有显著优势，为各个领域的应用开辟了新的可能性。
　　这种新型激光测距技术背后的概念是基于随机调制连续波（RMCW）原理，即利用载波的随机振幅和相位调制，通过探测器的振幅和频率交叉相关性来探测目标。
　　与依赖外部调制的传统连续波（CW）系统不同，EPFL 开发的方法利用了光学微谐振器中混沌梳状线固有的随机振幅和相位调制。该系统可支持数百个多色独立光载波，从而实现大规模并行激光测距和测速。
　　RMCW技术正变得越来越有吸引力，一些激光雷达公司在其商业产品中采用了这种方法。基彭伯格实验室的博士生、该项研究的第一作者安东·卢卡舒克（Anton Lukashchuk）说：“在未来的无人驾驶车辆时代，不受其他激光雷达和环境光源的相互干扰使得RMCW的这一优势非常显著。此外，我们的方法对激光器的频率噪声、调谐灵敏度和线性度没有严格要求，也不需要波形启动程序。”
　　约翰·里门斯伯格（Johann Riemensberger）是基彭伯格实验室的博士后，也是这篇论文的共同作者。他说：“令人惊讶的是，在混沌调制不稳定性机制下运行时，梳状线会伴随宽带信号调制，通常会超过谐振带宽，从而实现厘米量级的范围分辨率。此外，混沌微梳具有高能效、热稳定性好、操作简单等特点，并能提供平顶光学光谱。”
　　该团队的突破为光学测距、扩频通信、光学密码学和随机数生成开辟了新的可能性。这项研究成果不仅推进了我们对光学系统混沌动力学的理解，还为各个领域的高精度激光测距提供了实用的解决方案。（逸文）