Использование хаоса: революционный подход к лазерной дальнометрии

Исследователи из EPFL разработали новый метод лазерной дальнометрии, использующий уникальные свойства хаотических частотных гребенок для обеспечения однозначной и помехоустойчивой массово-параллельной лазерной дальнометрии. Этот революционный подход, использующий случайную амплитудную и фазовую модуляцию хаотических гребенок в оптических микрорезонаторах, дает значительные преимущества по сравнению с традиционными методами и открывает новые возможности для применения в различных областях.

В основе концепции этого инновационного метода лазерной дальнометрии лежит принцип случайной модуляции непрерывных волн (RMCW). В RMCW для опроса цели используется случайная амплитудная и фазовая модуляция несущей с использованием кросс-корреляции амплитуды и частоты на детекторе. В отличие от традиционных систем непрерывных волн (CW), использующих внешнюю модуляцию, подход EPFL использует случайную модуляцию, присущую хаотическим гребенчатым линиям в оптическом микрорезонаторе.

Система EPFL поддерживает сотни многоцветных независимых оптических носителей, что позволяет проводить массовую параллельную лазерную дальнометрию и велосиметрию. Хаотические микрокомбы, генерируемые системой, энергоэффективны, термически стабильны, просты в эксплуатации и обеспечивают плоский оптический спектр. Кроме того, работа в режиме неустойчивости хаотической модуляции приводит к широкополосной модуляции сигнала на линиях гребенки, что позволяет превысить полосу резонанса и достичь сантиметрового разрешения по дальности.

Технология RMCW набирает обороты в индустрии LiDAR, и несколько компаний уже внедрили этот подход в свои коммерческие продукты. Устойчивость к взаимным помехам с другими LiDAR и источниками окружающего света делает RMCW особенно выгодной для беспилотных автомобилей. Кроме того, подход EPFL не требует жестких условий по частотным шумам, быстроте настройки и линейности лазеров, а также процедур инициирования формы волны.

Йоханн Рименсбергер, соавтор исследования, подчеркивает энергоэффективность и термическую стабильность хаотических микрокомб, а также их способность обеспечивать оптический спектр с плоской вершиной. Прорыв, достигнутый командой EPFL, не только продвигает наше понимание хаотической динамики в оптических системах, но и предлагает практические решения для высокоточной лазерной дальнометрии в различных областях.

Исследования, проведенные командой EPFL, открывают новые возможности для оптической дальнометрии, связи с распределенным спектром, оптической криптографии и генерации случайных чисел. Использование хаотических частотных гребенок в лазерной дальнометрии позволяет реализовать помехоустойчивые и массивно-параллельные приложения, открывая путь к прогрессу в различных областях.