लाइट डिटेक्शन एंड रेंजिंग (LiDAR) उच्च परिशुद्धता और उच्च दर ऑप्टिकल डिटेक्शन और सेंसिंग प्रदान करने का मुख्य समाधान है। LiDAR सिस्टम में, अंतरिक्ष को प्रभावी ढंग से स्कैन करने वाला लेजर प्रकाश स्रोत रडार डिटेक्शन और सेंसिंग फ़ंक्शन को साकार करने का मूल है। बीम स्कैनिंग को साकार करने के तकनीकी समाधान निष्क्रिय बीम स्कैनिंग और सक्रिय बीम स्कैनिंग में विभाजित हैं। निष्क्रिय बीम स्कैनिंग में सेमी-सॉलिड-स्टेट माइक्रो-इलेक्ट्रो-मैकेनिकल सिस्टम (MEMS) LIDAR शामिल है, जो यांत्रिक रोटेशन के माध्यम से स्थानिक बीम स्कैनिंग का एहसास करता है, और ऑल-सॉलिड-स्टेट ऑप्टिकल फेज़्ड एरे (OPA), जो वेवगाइड को बदलकर स्थानिक बीम स्कैनिंग का एहसास करता है। (OPA), जो बीम को विक्षेपित करता है और वेवगाइड की ज्यामिति या अपवर्तक सूचकांक वितरण को बदलकर यांत्रिक-मुक्त स्कैनिंग प्राप्त करता है। MEMS और OPA जैसी मौजूदा निष्क्रिय स्कैनिंग योजनाओं के विपरीत, सक्रिय बीम स्कैनिंग (ABS) स्कैनिंग के लिए सक्रिय रूप से उत्सर्जित प्रकाश स्रोत का उपयोग करता है, जो प्रभावी रूप से सिस्टम की ऊर्जा रूपांतरण दक्षता में सुधार कर सकता है, आउटपुट पावर बढ़ा सकता है और अंतरिक्ष प्रणाली की जटिलता को कम कर सकता है।
हाल ही में, चीनी विज्ञान अकादमी के सेमीकंडक्टर संस्थान के शिक्षाविद झेंग वानहुआ की टीम ने पेकिंग विश्वविद्यालय के पेंग चाओजीकिंग की टीम के साथ मिलकर फोटोनिक क्रिस्टल सरफेस एमिटिंग लेजर (PCSEL) पर आधारित विद्युत रूप से इंजेक्टेड सक्रिय लेजर स्थानिक बीम स्कैनिंग को साकार किया। यह संरचना AlGaInAs क्वांटम के साथ-साथ लाभ माध्यम भी लेती है, और निरंतर ऊर्जा बैंड को असतत मोड में क्वांटाइज़ करने के लिए एक परिमित आकार के फोटोनिक क्रिस्टल का उपयोग करती है, जिससे दूर-क्षेत्र में विभिन्न फैलाव कोणों के उत्तेजना के अनुरूप बहु-क्रम मोड प्राप्त होते हैं; वाहक मॉड्यूलेशन के साथ संयुक्त, विभिन्न इंजेक्शन धाराओं के तहत विभिन्न ऑर्डर मोड उत्तेजित होते हैं, इस प्रकार सक्रिय बीम स्कैनिंग को साकार किया जाता है। विद्युत रूप से इंजेक्टेड PCSEL 2D सक्रिय लेजर स्पेस स्कैनिंग रडार के लिए घटक समर्थन प्रदान करता है।
वर्तमान स्रोत का उपयोग लेजर को उच्च गति पर चलाने के लिए किया जाता है ताकि 1 मेगाहर्ट्ज दर तक बीम स्कैनिंग को साकार किया जा सके, जो पारंपरिक एमईएमएस योजना की तुलना में स्कैनिंग दर में एक से दो क्रम का सुधार है। लेजर संवेदन, लचीलेपन के समवर्ती पैमाने को बढ़ाने और बिजली की खपत को कम करने में सक्षम है। एक ओर, लेजर LIDAR, लेजर इमेजिंग और लेजर सेंसिंग के लिए सबसे आशाजनक प्रौद्योगिकी मार्गों में से एक है, और सक्रिय चरणबद्ध सरणी रडार के लिए एक नया नियंत्रण तंत्र प्रदान करता है; दूसरी ओर, इसकी सतह उत्सर्जन विशेषताओं में संवेदन का पता लगाने, फोटोनिक एकीकरण और बड़े पैमाने पर सरणियों के क्षेत्र में अद्वितीय लाभ हैं।
"फोटोनिक-क्रिस्टल सरफेस एमिटिंग लेजर द्वारा सक्षम सक्रिय बीम स्टीयरिंग" शीर्षक वाले परिणाम 11 जुलाई को अमेरिकन केमिकल सोसाइटी नैनो (एसीएस नैनो) में प्रकाशित हुए। -नैनो (DOI: 10.1021/acsnano.3c09793)। इंस्टीट्यूट ऑफ सेमीकंडक्टर (ISS) के एक युवा शोधकर्ता मिंगजिन वांग और पेकिंग यूनिवर्सिटी (पेकिंग यूनिवर्सिटी) के पोस्टडॉक्टरल फेलो फेइफान वांग इस पेपर के सह-प्रथम लेखक हैं, और ISS के एक शिक्षाविद् वानहुआ झेंग और पेकिंग यूनिवर्सिटी के प्रोफेसर चाओ पेंग सह-संबंधित लेखक हैं।
इस कार्य को चीन के राष्ट्रीय प्रमुख अनुसंधान एवं विकास कार्यक्रम तथा चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया।
चित्र 1 निरंतर ऊर्जा बैंडों का असतत मोडों में PCSEL क्वांटीकरण
चित्र 2 उच्च गति बीम स्कैनिंग
