新一代高性能激光器助力深空导航

从 NASA 深空网络原子钟研发衍生出极低噪声半导体激光器，赋能量子计算、自动驾驶测距、通信等前沿领域

NASA 深空网络（DSN）——一种空间 GPS 系统——依赖原子钟实现极致精度。任何现代导航系统必须精准计时无线电信号以三角定位。太空中巨大距离会放大微小误差，精度要求更高。

前 NASA 喷气推进实验室（JPL）研究员 Lute Maleki 及其同事为太空推进的激光器和振荡器技术，现已成为通信、自动驾驶测距、量子计算等新兴领域世界最精尖器件。

1980 年代，Maleki 为改进 DSN 原子钟技术，建立 JPL 量子科学与技术组，利用支配光子、振动原子等基本粒子的量子物理开发新能力。团队开发出更好、更经济的原子钟，并首次将原子钟信号通过光纤传输至近 20 英里外天线。

1990 年代初，Maleki 与实验室另一成员发明新型振荡器。“他有个稳定性难题解不开，我建议把它变成振荡器解决，于是我们发明了光电振荡器。”Maleki 回忆。振荡器不仅对计时关键，对通信也至关重要——让两个或更多设备就精确频率达成共识收发信息。此前所有振荡器用电流产生振动，新振荡器用激光光。光电振荡器此后成为雷达、航天工程、无线通信等多领域关键器件。

为保恒定频率，振荡器需谐振器。当时通常用光纤传输输出信号至理想距离（约 1 英里）并回传，让系统跟踪自身输出频率抵消噪声，但系统笨重。这引出 Maleki 第二项奠基性发明：微腔低语廊模式光学谐振器。当时 NASA 用处不大，但 Maleki 确信有市场。

1999 年他凭团队 NASA 成果约 30 项专利（经加州理工管理 JPL 许可）创立 OEwaves（OE 代表光电）。公司在技术格局变迁中摸索多年，其产品（含全球最低噪声半导体激光器）近年找到新市场。一是“智能结构”：光纤传感器嵌入建筑、桥梁、铁路感应应力变形，需低噪声激光揭示微小波长变化。Maleki 预期手机和通信市场需求增，因向更高频段演进需极高保真度。

2014 年 OEwaves 分拆 Strobe Inc. 开发自动驾驶汽车 LiDAR 技术。LiDAR 用反射激光信号构建周围三维地图，被许多自动驾驶公司视为关键技术。GM 子公司 Cruise Automation 2017 年收购 Strobe。Maleki 称同源 JPL 技术让 Strobe 开发出小型高效 LiDAR，仅用谐振器即可快速变频——称“啁啾”，可同时测距和测速，整个系统可集成在光子集成电路上，进一步降本。多所大学和公司采购激光器件研究未来量子设备（通信、计算等）。

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