Light Detection and Ranging (LiDAR) on tärkein ratkaisu korkean tarkkuuden ja nopean optisen havaitsemisen ja tunnistuksen tarjoamiseen. LiDAR-järjestelmässä laservalolähde, joka skannaa tilan tehokkaasti, on ydin tutkan tunnistus- ja tunnistustoiminnon toteuttamiseksi. Sädepyyhkäisyn toteuttamisen tekniset ratkaisut jaetaan passiiviseen keilapyyhkäisyyn ja aktiiviseen keilapyyhkäisyyn. Passiivisen säteen skannaukseen sisältyy puolikiinteän olomuodon mikroelektromekaaninen järjestelmä (MEMS) LIDAR, joka toteuttaa spatiaalisen keilan skannauksen mekaanisen kierron avulla, ja täysin puolijohteisen optisen vaiheistetun taulukon (OPA), joka toteuttaa spatiaalisen säteen skannauksen muuttamalla aaltoputki. (OPA), joka taittaa säteen ja saavuttaa mekaanisen pyyhkäisyn muuttamalla aaltoputken geometriaa tai taitekerroinjakaumaa. Toisin kuin nykyiset passiiviset skannausmenetelmät, kuten MEMS ja OPA, aktiivinen sädepyyhkäisy (ABS) käyttää skannaukseen aktiivisesti säteilevää valonlähdettä, joka voi tehokkaasti parantaa järjestelmän energian muunnostehokkuutta, lisätä lähtötehoa ja vähentää avaruusjärjestelmän monimutkaisuutta. .
Äskettäin akateemikko Zheng Wanhua Kiinan tiedeakatemian puolijohteiden instituutista yhdessä Pekingin yliopiston Peng Chaojieqingin ryhmän kanssa toteutti sähköisesti injektoidun aktiivisen lasersäteen skannauksen, joka perustuu Photonic Crystal Surface Emitting Laseriin (PCSEL). Rakenne ottaa AlGaInAs-kvanttia sekä vahvistusväliaineen ja käyttää äärellisen kokoista fotonikidettä jatkuvan energiakaistan kvantisoimiseksi diskreeteiksi moodiksi, jolloin saadaan monikertaiset tilat, jotka vastaavat eri dispersiokulmien viritystä kaukokentässä; yhdistettynä kantoaaltomodulaatioon, eri järjestysmoodit viritetään eri injektiovirroilla, mikä mahdollistaa aktiivisen säteen pyyhkäisyn. Sähköisesti injektoitu PCSEL tarjoaa komponenttituen 2D-aktiiviselle laseravaruuspyyhkäisytutkalle.
Virtalähdettä käytetään laserin ohjaamiseen suurella nopeudella säteen pyyhkäisyn toteuttamiseksi jopa 1 MHz taajuudella, mikä on yhdestä kahteen suuruusluokkaa parannus skannausnopeudessa verrattuna perinteiseen MEMS-järjestelmään. Laser pystyy lisäämään samanaikaista havainnointia, joustavuutta ja vähentämään virrankulutusta. Toisaalta laser on yksi lupaavimmista teknologiareiteistä LIDAR-, laserkuvantamis- ja lasertunnistukseen, ja se tarjoaa uuden ohjausmekanismin aktiiviselle vaiheistetulle tutkalle; toisaalta sen pintaemissioominaisuuksilla on ainutlaatuisia etuja tunnistusilmaisun, fotoniintegraation ja laajamittaisten ryhmien aloilla.
Tulokset, nimeltään "Active Beam Steering Enabled by Photonic-Crystal Surface Emitting Laser", julkaistiin 11. heinäkuuta julkaisussa American Chemical Society Nano (ACS Nano). -Nano (DOI: 10.1021/acsnano.3c09793). Semiconductors Instituten (ISS) nuori tutkija Mingjin Wang ja Pekingin yliopiston (Pekingin yliopisto) tutkijatohtori Feifan Wang ovat paperin ensimmäisiä kirjoittajia ja Wanhua Zheng, ISS:n akateemikko ja Chao. Peng, Pekingin yliopiston professori, ovat vastaavat kirjoittajat.
Tätä työtä tukivat Kiinan kansallinen tutkimus- ja kehitysohjelma ja Kiinan kansallinen luonnontieteellinen säätiö.
Kuva 1 Jatkuvien energiakaistojen PCSEL-kvantisointi diskreeteihin moodeihin
Kuva 2 Nopea keilapyyhkäisy
