Šviesos aptikimas ir diapazonas (LiDAR) yra pagrindinis sprendimas, užtikrinantis didelio tikslumo ir didelio greičio optinį aptikimą ir jutimą. LiDAR sistemoje lazerio šviesos šaltinis, efektyviai nuskaitantis erdvę, yra pagrindinis radaro aptikimo ir jutimo funkcijos įgyvendinimas. Techniniai pluošto skenavimo sprendimai skirstomi į pasyvų pluošto skenavimą ir aktyvųjį pluošto skenavimą. Pasyvus pluošto skenavimas apima pusiau kietojo kūno mikroelektromechaninę sistemą (MEMS) LIDAR, kuri realizuoja erdvinį pluošto skenavimą mechaniniu sukimu, ir visos kietosios būsenos optinį fazinį matricą (OPA), kuri realizuoja erdvinio pluošto skenavimą keičiant bangolaidis. (OPA), kuris nukreipia spindulį ir pasiekia mechaninį skenavimą keičiant bangolaidžio geometriją arba lūžio rodiklio pasiskirstymą. Skirtingai nuo esamų pasyvaus skenavimo schemų, tokių kaip MEMS ir OPA, aktyvaus spindulio skenavimas (ABS) nuskaitymui naudoja aktyviai skleidžiamą šviesos šaltinį, kuris gali efektyviai pagerinti sistemos energijos konversijos efektyvumą, padidinti išėjimo galią ir sumažinti erdvės sistemos sudėtingumą. .
Neseniai akademiko Zheng Wanhua komanda iš Puslaidininkių instituto, Kinijos mokslų akademijos, kartu su Pekino universiteto Peng Chaojieqing komanda įgyvendino elektriškai įpuršktą aktyvų lazerinį erdvinio pluošto skenavimą, pagrįstą fotoninių kristalų paviršių spinduliuojančiu lazeriu (PCSEL). Struktūra paima AlGaInAs kvantinį, taip pat stiprinimo terpę, ir naudoja riboto dydžio fotoninį kristalą, kad kvantuoti ištisines energijos juostas į atskirus režimus, gaunant kelių eilių režimus, atitinkančius skirtingų dispersijos kampų sužadinimą tolimajame lauke; kartu su nešiklio moduliacija, skirtingi eilės režimai sužadinami esant skirtingoms įpurškimo srovėms, taip įgyvendinant aktyvų pluošto skenavimą. Elektra įpurškiamas PCSEL suteikia komponentų palaikymą 2D aktyviam lazeriniam erdvės skenavimo radarui.
Srovės šaltinis naudojamas lazeriui valdyti dideliu greičiu, kad būtų galima skenuoti pluoštą iki 1 MHz dažniu, o tai yra nuo vieno iki dviejų laipsnių geresnio nuskaitymo greičio, palyginti su tradicine MEMS schema. Lazeris gali padidinti lygiagrečią jutimo skalę, lankstumą ir sumažinti energijos suvartojimą. Viena vertus, lazeris yra vienas iš perspektyviausių LIDAR, lazerinio vaizdo gavimo ir lazerinio jutimo technologijų maršrutų ir suteikia naują aktyvaus fazinio matricos radaro valdymo mechanizmą; kita vertus, jo paviršiaus emisijos charakteristikos turi unikalių pranašumų jutimo aptikimo, fotoninės integracijos ir didelio masto matricų srityse.
Rezultatai, pavadinti „Aktyvus spindulio valdymas, įgalintas fotoninių kristalų paviršių spinduliuojančiu lazeriu“, buvo paskelbti liepos 11 d. Amerikos chemijos draugijoje „Nano“ (ACS Nano). -Nano (DOI: 10.1021/acsnano.3c09793). Mingjin Wang, jaunas Puslaidininkių instituto (ISS) tyrinėtojas, ir Feifanas Wangas, Pekino universiteto (Pekino universiteto) doktorantas, yra pirmieji šio straipsnio autoriai, o Wanhua Zheng, ISS akademikas ir Chao. Pengas, Pekino universiteto profesorius, yra bendraautoriai.
Šį darbą palaikė Kinijos nacionalinė pagrindinių tyrimų ir plėtros programa ir Kinijos nacionalinis gamtos mokslų fondas.
1 pav. PCSEL nuolatinių energijos juostų kvantavimas į atskirus režimus
2 pav. Didelės spartos spindulio skenavimas
