Detekcija i domet svjetlosti (LiDAR) je glavno rješenje za pružanje visoke preciznosti i visoke brzine optičke detekcije i sensinga. U LiDAR sistemu, laserski izvor svjetlosti koji efikasno skenira prostor je srž za realizaciju radarske detekcije i sensinga. Tehnička rješenja za realizaciju skeniranja snopa dijele se na skeniranje pasivnog snopa i skeniranje aktivnog snopa. Pasivno skeniranje snopa uključuje polučvrsti mikro-elektro-mehanički sistem (MEMS) LIDAR, koji realizuje skeniranje prostornog snopa kroz mehaničku rotaciju, i potpuno čvrsti optički fazni niz (OPA), koji realizuje skeniranje prostornog snopa promenom talasovod. (OPA), koji odbija snop i postiže skeniranje bez mehaničkog rada promjenom geometrije ili raspodjele indeksa prelamanja valovoda. Za razliku od postojećih shema pasivnog skeniranja kao što su MEMS i OPA, skeniranje aktivnog snopa (ABS) koristi aktivno emitirani izvor svjetlosti za skeniranje, koji može efikasno poboljšati efikasnost konverzije energije sistema, povećati izlaznu snagu i smanjiti složenost svemirskog sistema. .
Nedavno je tim akademika Zheng Wanhua sa Instituta za poluprovodnike Kineske akademije nauka, zajedno sa timom Peng Chaojieqing univerziteta u Pekingu, realizovao električno ubrizgano aktivno lasersko skeniranje prostornog snopa zasnovano na laseru koji emituje površinu fotonskog kristala (PCSEL). Struktura uzima AlGaInAs kvantno dobro kao medij za pojačanje i koristi fotonski kristal konačne veličine za kvantizaciju kontinuiranih energetskih pojaseva u diskretne modove, dobijajući modove više reda koji odgovaraju pobuđivanju različitih uglova disperzije u dalekom polju; u kombinaciji sa modulacijom nosioca, različiti modovi reda se pobuđuju pod različitim strujama ubrizgavanja, čime se ostvaruje aktivno skeniranje zraka. Električno ubrizgani PCSEL pruža komponentnu podršku za 2D aktivni laserski radar za skeniranje svemira.
Izvor struje se koristi za pokretanje lasera velikom brzinom kako bi se realizovalo skeniranje zraka brzinom do 1 MHz, što je jedan do dva reda veličine poboljšanja brzine skeniranja u poređenju sa tradicionalnom MEMS šemom. Laser je u stanju da poveća istovremenu skalu senzora, fleksibilnost i smanji potrošnju energije. S jedne strane, laser je jedan od najperspektivnijih tehnoloških puteva za LIDAR, lasersko snimanje i lasersko sensing, i pruža novi kontrolni mehanizam za aktivni fazni radar; s druge strane, njegove površinske emisione karakteristike imaju jedinstvene prednosti u poljima detekcije senzora, fotonske integracije i nizova velikih razmjera.
Rezultati, pod nazivom "Aktivno upravljanje snopom omogućeno laserom koji emituje fotoničko-kristalnu površinu", objavljeni su 11. jula u Američkom hemijskom društvu Nano (ACS Nano). -Nano (DOI: 10.1021/acsnano.3c09793). Mingjin Wang, mladi istraživač Instituta za poluprovodnike (ISS), i Feifan Wang, postdoktorski saradnik Pekinškog univerziteta (Peking University), su prvi autori rada, a Wanhua Zheng, akademik ISS, i Chao Peng, profesor Univerziteta u Pekingu, su korespondentni autori.
Ovaj rad je podržan od strane Nacionalnog ključnog programa za istraživanje i razvoj Kine i Kineske nacionalne fondacije za prirodne nauke.
Slika 1 PCSEL kvantizacija kontinuiranih energetskih opsega u diskretne modove
Slika 2 Skeniranje snopa velike brzine
