Pockels 激光直接驱动超快光学测量

激光的发明释放了光学测量的潜能,推动了现代科学与技术的诸多进步。然而,这种依赖激光的方式也为精密光学测量带来了瓶颈,因其需要复杂的光子基础设施来精细控制激光波形,从而限制了测量性能并增加了系统复杂度。本文通过展示一种具有多功能能力的Pockels激光,为解决这一挑战提供了关键一步,将光学测量提升至新水平。该芯片级激光具有最窄本征线宽至167 Hz,并具备最宽24 GHz的无模式跳变调谐范围。特别是,其频率扫变速率最高可达20 EHz/s,调制带宽>10 GHz,均远超任何现有激光。凭借该激光,我们成功实现了0.4 m 距离处的40 m/s 速度测量,可测量距离达1 m的第一宇宙速度,该范围传统测距方法无法覆盖;同时实现<2 cm的距离测量分辨率。更重要的是,我们首次实现了大幅简化的激光频率稳定方案,通过直接将激光锁定至外部参考气体池,无需额外外部光控制。我们成功实现了在60分钟内仅±6.5 MHz的长期激光稳定性。该证明的Pockels激光融合了卓越的激光相干性、超快频率可重构性和卓越的多功能能力,我们设想将对通信、传感、自动驾驶、量子信息处理等诸多领域产生深远影响。