掃描激光器是日常生活中不可缺少的東(dong) 西，如超市中的條形碼掃描器以及智能手機上的攝像頭，此種設備依賴激光器和探測器實現極其精確的精度。利用激光雷達測量距離、識別目標也變得越來越普遍，其反射的激光束可以探測周圍的環境，為(wei) 自動駕駛汽車、農(nong) 用機器和工廠機器人提供關(guan) 鍵數據。

目前的技術是從(cong) 移動的鏡子中反射激光束，此種機械法會(hui) 導致掃描速度慢且出現誤差，而且還需要尺寸較大且較複雜的設備以容納激光器和鏡子。近日據外媒報道，日本京都大學工程係研究生學院的研究人員設計了一種利用“光子晶體(ti) ”的新型光束掃描設備，根本無需移動部件。

■看似隨機的光子晶體(ti) 允許激光束以不同的角度發射，從(cong) 而使激光雷達技術更加靈活和緊湊（圖片來源：京都大學）

研究人員發現，改變晶格點的形狀和位置可以讓激光束向獨特的方向發射，因而不用將晶體(ti) 的晶格點排列成有序的陣列。光子晶體(ti) 激光器是一種半導體(ti) 激光器，其晶格點可以看作納米大小的天線，通過排列可以讓激光束從(cong) 表麵垂直發射。不過最開始，該激光束隻能在一個(ge) 二維平麵上朝一個(ge) 方向發射，該團隊希望其能夠覆蓋更多的區域。

循環排列此類天線的位置雖然可以成功改變發射方向，但是會(hui) 導致輸出的功率減少、形狀發生改變，因而該解決(jue) 方案不可行。研究人員表示：“通過調整天線的位置，相鄰天線發出的光會(hui) 互相抵消，因此我們(men) 嚐試改變天線的尺寸。最終，我們(men) 發現調整位置和大小可以產(chan) 生看似隨機的光子晶體(ti) ，產(chan) 生沒有能量損耗的精確光束，我們(men) 稱之為(wei) ‘雙調製光子晶體(ti) ’。”

通過將此類晶體(ti) 安排到一個(ge) 矩陣中，其中每個(ge) 晶體(ti) 都能向獨特的方向發射光束，該團隊打造了一個(ge) 緊湊、可切換的二維激光束掃描器，而且無需任何機械部件。

現在，科學家們(men) 已經成功打造了一台掃描儀(yi) ，能夠產(chan) 生麵向100個(ge) 不同方向的光束，且分辨率達10×10。該掃描儀(yi) 與(yu) 分散的激光束相結合製成了一種新型激光雷達，擴大了探測範圍。該團隊估計，經過進一步改進，該掃描儀(yi) 的分辨率可提高900倍，達到300×300。研究人員表示：“我們(men) 現在認為(wei) ，最終可以研發出一種指尖大小的激光雷達係統。”