激光技术的应用目前越来越广泛，来自昆士兰大学信息技术和电气工程学院（ITEE）的研究员Martin Plöschner博士说，“在过去的15年里，我一直在使用激光，但我经常惊讶地发现它们在最意想不到的地方。”

UQ团队开发的激光工具。来源：Dr Martin Plöschner

“在它们的许多应用中，激光在我们肉眼看不到的部分光谱中工作。眼睛看不到的东西，大脑往往不知道。如果激光更多地在光谱的可见部分工作，我们周围的世界将是一场壮观的激光秀。”

激光的一个隐藏应用是光数据通信，其中激光通过光纤传输信息。但是，对更快、更频繁地访问数据的不断增长的需求正推动全球光纤网络达到其极限，即所谓的“容量紧缩”

斯托克斯旋光法的工作原理及其空间模拟。

UQ ITEE的Joel Carpenter博士说，激光脉冲沿着玻璃或塑料纤维以不同的速度传播，可能会重叠，从而减慢了这一过程。

Carpenter博士说：“想象一下，通过一根长长的混凝土管道对朋友大喊大叫。您的消息将根据管道回声的大小而扭曲，您还必须等待一条消息的回声消失，然后才能发送下一条消息。这在大型计算机服务器群中也是一个类似的问题，回波的数量取决于发射到光纤中的激光器的形状和颜色。”

测量激光器的特性对于改进至关重要，但目前还没有完全捕获这种复杂性的方法。

具有光谱、时间和偏振分辨率的空间状态断层扫描。

Plöschner博士、Carpenter博士和他们在激光束操纵、整形和表征方面具有专业知识的团队热衷于解决这个问题。他们与领先的激光制造商II-VI股份有限公司合作，花了三年时间研究如何使激光更快并提高其性能。

他们开发了一种工具，用于测量垂直腔面发射激光器（VCSEL）的输出，并允许检查其光携带的大量数据。Plöschner介绍，该系统本身只有鞋盒般大小，只需插入激光束路径。“它可以告诉我们激光束是如何随时间演化并改变其形状和颜色的。该信息对于光束如何通过光纤链路至关重要。”

这些结果现在可以用来改进下一代激光器。

 VCSEL（H极化）的时空光谱分析。

Plöschner博士说：“我们的工具将使我们能够识别有助于光链路中‘脉冲扩展’的光束特征，这会减慢数据传输速度。然后，激光工程师可以在没有这些无赖特征的情况下设计激光器，从而实现速度更快、运行距离更长的光学链路。任何能够加快远距离数据传输的工具都很有用。”

改进的激光技术将造福一系列行业，从电信到安全和汽车制造。自动驾驶汽车使用激光制作场景的3D图像，帮助它们在交通拥挤的地方导航或倒车。“每次你使用面部识别解锁智能手机时，都会被数百个微型激光扫描。毫无疑问，制造性能更高的激光器的需求量很大。这一突破将开启一个信息宝库——光束宝库。”Plöschner博士说。

这项研究已发表在《Nature Communications》上。

VCSEL（H极化）的时空光谱分析。

来源：Spatial tomography of light resolved in time, spectrum, and polarisation, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31814-2

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