Otkrivanje i domet svjetlosti (LiDAR) glavno je rješenje za pružanje visokoprecizne i brze optičke detekcije i očitavanja. U LiDAR sustavu, laserski izvor svjetlosti koji učinkovito skenira prostor jezgra je za realizaciju radarske detekcije i senzorske funkcije. Tehnička rješenja za realizaciju skeniranja snopom dijele se na skeniranje s pasivnim snopom i skeniranje s aktivnim snopom. Pasivno skeniranje snopa uključuje mikroelektro-mehanički sustav u polučvrstom stanju (MEMS) LIDAR, koji ostvaruje prostorno skeniranje snopa kroz mehaničku rotaciju, i potpuno čvrsto optičko fazno polje (OPA), koji ostvaruje skeniranje prostornog snopa promjenom valovod. (OPA), koji skreće zraku i postiže skeniranje bez mehaničkih promjena promjenom geometrije ili distribucije indeksa loma valovoda. Za razliku od postojećih shema pasivnog skeniranja kao što su MEMS i OPA, skeniranje aktivnim snopom (ABS) koristi aktivno emitirani izvor svjetlosti za skeniranje, što može učinkovito poboljšati učinkovitost pretvorbe energije sustava, povećati izlaznu snagu i smanjiti složenost svemirskog sustava. .
Nedavno je tim akademika Zheng Wanhua s Instituta za poluvodiče Kineske akademije znanosti, zajedno s timom Peng Chaojieqinga sa sveučilišta u Pekingu, realizirao skeniranje prostornog snopa aktivnog lasera s električnim ubrizgavanjem na temelju lasera koji emitira površinu fotonskih kristala (PCSEL). Struktura kvantno dobro prihvaća AlGaInAs kao medij pojačanja i koristi fotonski kristal konačne veličine za kvantiziranje kontinuiranih energetskih pojaseva u diskretne modove, dobivajući modove više reda koji odgovaraju pobuđivanju različitih kutova disperzije u dalekom polju; u kombinaciji s modulacijom nosača, različiti načini reda se pobuđuju pod različitim strujama ubrizgavanja, čime se ostvaruje aktivno skeniranje snopa. Električno ubrizgani PCSEL pruža komponentnu podršku za 2D aktivni laserski radar za skeniranje prostora.
Izvor struje koristi se za pokretanje lasera velikom brzinom kako bi se realiziralo skeniranje snopa brzinom do 1 MHz, što je poboljšanje brzine skeniranja za jedan do dva reda veličine u usporedbi s tradicionalnom shemom MEMS. Laser može povećati istodobnu ljestvicu očitavanja, fleksibilnost i smanjiti potrošnju energije. S jedne strane, laser je jedan od tehnoloških pravaca koji najviše obećavaju za LIDAR, lasersko snimanje i lasersko očitavanje, te pruža novi kontrolni mehanizam za radar s aktivnom faznom rešetkom; s druge strane, karakteristike njegove površinske emisije imaju jedinstvene prednosti u poljima senzorske detekcije, fotonske integracije i nizova velikih razmjera.
Rezultati pod nazivom "Upravljanje aktivnim snopom omogućeno fotonskim kristalnim površinskim emitirajućim laserom" objavljeni su 11. srpnja u časopisu American Chemical Society Nano (ACS Nano). -Nano (DOI: 10.1021/acsnano.3c09793). Mingjin Wang, mladi istraživač Instituta za poluvodiče (ISS), i Feifan Wang, postdoktorand Pekinškog sveučilišta (Pekinško sveučilište), prvi su autori rada, a Wanhua Zheng, akademik ISS-a, i Chao Peng, profesor Pekinškog sveučilišta, suautori su za dopisivanje.
Ovaj rad poduprli su Nacionalni ključni istraživački i razvojni program Kine i Nacionalna zaklada za prirodne znanosti Kine.
Slika 1. PCSEL kvantizacija kontinuiranih energetskih pojaseva u diskretne modove
Slika 2 Skeniranje zrakom velike brzine
