在非線性系統中，向混沌的過渡無所不在。基於光子晶片的連續波驅動克爾微諧振器表現出時空混沌，也稱為混沌調製不穩定性。十五年來，與相干光態對應物（如孤子態）相比，這種調製不穩定性狀態一直被認為不適合應用。後者已成為從遠距離光通訊到光子運算等眾多備受矚目的應用展示的核心。

EPFL 的研究人員利用光學微諧振器中的混沌頻率梳開發出了新的雷射測距方法，有望推動光學測距和通訊技術的發展。洛桑聯邦理工學院勞力士學習中心的光達點雲插圖。資料來源：Anton Lukashchuk（EPFL）

利用混沌頻梳現在，EPFL 的托比亞斯-基彭伯格（Tobias Kippenberg）研究小組的研究人員找到了一種新方法，可以利用混沌頻率梳的獨特功能，透過利用混沌梳線的固有隨機振幅和相位調製，實現毫不含糊且不受干擾的大規模並行雷射測距。這項研究為利用光微諧振器中的非相干和混沌光狀態進行大規模平行雷射測距引入了一種新範例。與傳統方法相比，這種創新方法具有顯著優勢，為各個領域的應用開啟了新的可能性。技術細節和優勢這種新型雷射測距技術背後的概念是基於隨機調製連續波（RMCW）原理，即利用載波的隨機振幅和相位調製，透過偵測器的振幅和頻率交叉相關性來探測目標。與依賴外部調製的傳統連續波（CW）系統不同，EPFL 開發的方法利用了光學微諧振器中混沌梳狀線固有的隨機振幅和相位調製。該系統可支援數百個多色獨立光載波，從而實現大規模並行雷射測距和測速。商業意義和專家見解RMCW 技術正變得越來越有吸引力，一些光達公司在其商業產品中採用了這種方法。基彭伯格實驗室的博士生、本研究的第一作者安東-盧卡舒克（Anton Lukashchuk）說：”在未來的無人駕駛車輛時代，不受其他雷射雷達和環境光源的相互幹擾使得RMCW 的這一優勢非常顯著。此外，我們的方法對雷射的頻率雜訊、調諧靈敏度和線性度沒有嚴格要求，也不需要波形啟動程序”。約翰-裡門斯伯格（Johann Riemensberger）是基彭伯格實驗室的博士後，也是這篇論文的共同作者：”令人驚訝的是，在混沌調製不穩定性機制下運行時，梳狀線會伴隨寬頻訊號調製，通常會超過諧振頻寬，從而實現厘米量級的範圍分辨率。此外，混沌微梳具有高能效、熱穩定性好、操作簡單等特點，並能提供平頂光學光譜”。該團隊的突破為光學測距、擴頻通訊、光學密碼學和隨機數生成開闢了新的可能性。這項研究成果不僅推進了我們對光學系統混沌動力學的理解，也為各領域的高精度雷射測距提供了實用的解決方案。