Gaismas noteikšana un diapazona noteikšana (LiDAR) ir galvenais risinājums augstas precizitātes un liela ātruma optiskās noteikšanas un sensora nodrošināšanai. LiDAR sistēmā lāzera gaismas avots, kas efektīvi skenē telpu, ir galvenais, lai realizētu radara noteikšanas un uztveršanas funkciju. Tehniskie risinājumi staru kūļa skenēšanai ir sadalīti pasīvajā staru skenēšanā un aktīvajā staru skenēšanā. Pasīvā staru skenēšana ietver daļēji cietvielu mikroelektromehānisko sistēmu (MEMS) LIDAR, kas realizē telpisko staru skenēšanu ar mehānisku rotāciju, un visu cietvielu optisko fāzu masīvu (OPA), kas realizē telpisko staru skenēšanu, mainot viļņvads. (OPA), kas novirza staru kūli un nodrošina bez mehāniskas skenēšanas, mainot viļņvada ģeometriju vai refrakcijas indeksa sadalījumu. Atšķirībā no esošajām pasīvās skenēšanas shēmām, piemēram, MEMS un OPA, aktīvā staru skenēšana (ABS) skenēšanai izmanto aktīvi izstarotu gaismas avotu, kas var efektīvi uzlabot sistēmas enerģijas pārveidošanas efektivitāti, palielināt izejas jaudu un samazināt kosmosa sistēmas sarežģītību. .
Nesen Ķīnas Zinātņu akadēmijas Pusvadītāju institūta akadēmiķa Zheng Wanhua komanda kopā ar Pekinas Universitātes Peng Chaojieqing komandu realizēja elektriski injicētu aktīvo lāzera telpiskā stara skenēšanu, pamatojoties uz fotonisko kristālu virsmas izstarojošo lāzeru (PCSEL). Struktūra ņem AlGaInAs kvantu, kā arī pastiprinājuma vidi, un izmanto ierobežota izmēra fotonisko kristālu, lai kvantētu nepārtrauktās enerģijas joslas diskrētos režīmos, iegūstot daudzkārtu režīmus, kas atbilst dažādu dispersijas leņķu ierosmei tālajā laukā; apvienojumā ar nesēja modulāciju, dažādi pasūtījuma režīmi tiek ierosināti dažādās injekcijas strāvās, tādējādi realizējot aktīvo staru skenēšanu. Elektriski injicētais PCSEL nodrošina komponentu atbalstu 2D aktīvajam lāzera kosmosa skenēšanas radaram.
Strāvas avots tiek izmantots, lai vadītu lāzeru lielā ātrumā, lai realizētu staru skenēšanu ar ātrumu līdz 1 MHz, kas ir par vienu līdz divām kārtām uzlabojumu skenēšanas ātrumā salīdzinājumā ar tradicionālo MEMS shēmu. Lāzers spēj palielināt vienlaicīgu sensoru skalu, elastību un samazināt enerģijas patēriņu. No vienas puses, lāzers ir viens no daudzsološākajiem tehnoloģiju maršrutiem LIDAR, lāzera attēlveidošanai un lāzera uztveršanai, un tas nodrošina jaunu vadības mehānismu aktīvajam fāzētajam bloka radaram; no otras puses, tās virsmas emisijas raksturlielumiem ir unikālas priekšrocības sensoru noteikšanas, fotoniskās integrācijas un liela mēroga bloku jomā.
Rezultāti ar nosaukumu "Aktīvā staru vadīšana, ko nodrošina fotonisko kristālu virsmas izstarojošais lāzers" tika publicēti 11. jūlijā American Chemical Society Nano (ACS Nano). -Nano (DOI: 10.1021/acsnano.3c09793). Mingjin Wang, jaunais Pusvadītāju institūta (ISS) pētnieks, un Feifan Wang, Pekinas Universitātes (Pekinas Universitātes) pēcdoktorants, ir darba pirmie autori, un Wanhua Zheng, ISS akadēmiķis un Chao. Pengs, Pekinas Universitātes profesors, ir līdzautori.
Šo darbu atbalstīja Ķīnas Nacionālā galvenā pētniecības un attīstības programma un Ķīnas Nacionālais dabaszinātņu fonds.
1. att. Nepārtrauktu enerģijas joslu PCSEL kvantēšana diskrētos režīmos
2. att. Ātrgaitas staru skenēšana
