Light Detection And Ranging (LiDAR) è la soluzione principale per fornire rilevamento e rilevamento ottico ad alta precisione e alta velocità. Nel sistema LiDAR, la sorgente di luce laser che scansiona efficacemente lo spazio è il nucleo per realizzare la funzione di rilevamento e rilevamento radar. Le soluzioni tecniche per realizzare la scansione del fascio sono divise in scansione del fascio passivo e scansione del fascio attivo. La scansione del fascio passivo include il LIDAR Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) a stato semi-solido, che realizza la scansione del fascio spaziale tramite rotazione meccanica, e l'Optical Phased Array (OPA) completamente allo stato solido, che realizza la scansione del fascio spaziale modificando la guida d'onda. (OPA), che devia il fascio e ottiene una scansione senza meccanica modificando la geometria o la distribuzione dell'indice di rifrazione della guida d'onda. A differenza degli schemi di scansione passiva esistenti come MEMS e OPA, la scansione del fascio attivo (ABS) utilizza una sorgente di luce emessa attivamente per la scansione, che può migliorare efficacemente l'efficienza di conversione energetica del sistema, aumentare la potenza di uscita e ridurre la complessità del sistema spaziale.
Di recente, un team dell'accademico Zheng Wanhua dell'Istituto dei semiconduttori dell'Accademia cinese delle scienze, insieme a un team di Peng Chaojieqing dell'Università di Pechino, ha realizzato una scansione del fascio spaziale laser attivo iniettato elettricamente basata su un laser a emissione superficiale a cristalli fotonici (PCSEL). La struttura prende il pozzo quantico AlGaInAs come mezzo di guadagno e utilizza un cristallo fotonico di dimensioni finite per quantizzare le bande di energia continua in modalità discrete, ottenendo modalità multi-ordine corrispondenti all'eccitazione di diversi angoli di dispersione nel campo lontano; combinate con la modulazione del vettore, diverse modalità di ordine vengono eccitate sotto diverse correnti di iniezione, realizzando così la scansione del fascio attivo. Il PCSEL iniettato elettricamente fornisce supporto per componenti per radar di scansione spaziale laser attivo 2D.
La sorgente di corrente viene utilizzata per azionare il laser ad alta velocità per realizzare la scansione del raggio fino a 1 MHz, che rappresenta un miglioramento di uno o due ordini di grandezza nella velocità di scansione rispetto allo schema MEMS tradizionale. Il laser è in grado di aumentare la scala di rilevamento concomitante, la flessibilità e ridurre il consumo energetico. Da un lato, il laser è una delle vie tecnologiche più promettenti per LIDAR, imaging laser e rilevamento laser e fornisce un nuovo meccanismo di controllo per radar a matrice di fase attiva; dall'altro, le sue caratteristiche di emissione superficiale presentano vantaggi unici nei campi del rilevamento del rilevamento, dell'integrazione fotonica e degli array su larga scala.
I risultati, intitolati "Active Beam Steering Enabled by Photonic-Crystal Surface Emitting Laser", sono stati pubblicati l'11 luglio su American Chemical Society Nano (ACS Nano). -Nano (DOI: 10.1021/acsnano.3c09793). Mingjin Wang, un giovane ricercatore dell'Institute of Semiconductors (ISS), e Feifan Wang, un borsista post-dottorato della Peking University (Università di Pechino), sono i co-primi autori dell'articolo, e Wanhua Zheng, un accademico dell'ISS, e Chao Peng, un professore della Peking University, sono i co-autori corrispondenti.
Questo lavoro è stato sostenuto dal National Key Research and Development Program della Cina e dalla National Natural Science Foundation della Cina.
Fig. 1 Quantizzazione PCSEL di bande di energia continua in modalità discrete
Fig. 2 Scansione del fascio ad alta velocità
