[實(shí)用新型]基于球形多路雙異質(zhì)結(jié)量子點(diǎn)的人工復(fù)眼激光器系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201621120181.2
• 申請(qǐng)日: 2016-10-13
• 公開（公告）號(hào): CN206412632U
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號(hào): H01S5/06
• 分類號(hào): H01S5/06;H01S5/10;H01S5/20;H01S5/34
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司31213
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域

本專利涉及一種用于激光器系統(tǒng)，尤其涉及一種基于球形多路雙異質(zhì)結(jié)量子點(diǎn)的人工復(fù)眼激光器系統(tǒng)。

背景技術(shù)

人工復(fù)眼(ACE)是一種模擬自然界昆蟲復(fù)眼結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)，其將目前廣泛使用的單孔徑光學(xué)系統(tǒng)用多孔徑光學(xué)系統(tǒng)所代替,從而達(dá)到使整個(gè)系統(tǒng)小型化、輕量化、以及視場(chǎng)增大的目的。近年來國(guó)外研究人員已成功制作了各種不同結(jié)構(gòu)及用途的人工復(fù)眼系統(tǒng)。如美國(guó)伯克利加州大學(xué)Luke P.Lee等采用高分子微透鏡、高分子錐管及自排列波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了半球型ACE；俄亥俄州立大學(xué)L.Li等采用光學(xué)微棱鏡陣列制成了半球ACE，通過精確計(jì)算各小眼微棱鏡剖面形狀，實(shí)現(xiàn)了廣視野景物在平面探測(cè)器上的成像。

基于ACE系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，其可廣泛應(yīng)用于各種不同的領(lǐng)域。再加之復(fù)眼系統(tǒng)大視場(chǎng)的特點(diǎn)，其光電檢測(cè)的潛在能力在國(guó)內(nèi)外航空等領(lǐng)域都得到了廣泛的重視。目前的人工復(fù)眼大都屬于被動(dòng)復(fù)眼，即被動(dòng)地接收外部各波段的電磁波信息，然后進(jìn)行分析處理，易受環(huán)境因素的制約，影響探測(cè)的信噪比、靈敏度，進(jìn)而使探測(cè)的效果惡化。

主動(dòng)型人工復(fù)眼可在復(fù)眼內(nèi)部構(gòu)建與各小眼通道相匹配的主動(dòng)發(fā)射源，通過對(duì)波長(zhǎng)及強(qiáng)度的選擇，使復(fù)眼能適應(yīng)不同的環(huán)境。同時(shí)，由于發(fā)射源的特性，可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的各種受激發(fā)射、散射等特性的探測(cè)。主動(dòng)型人工復(fù)眼最主要最核心的關(guān)鍵部件在于內(nèi)部小型復(fù)眼發(fā)射源，對(duì)其的要求非常高，即必須滿足多通道、小型化的要求。

針對(duì)該問題，本發(fā)明提出一種基于球形多路雙異質(zhì)結(jié)量子點(diǎn)的人工復(fù)眼激光器，實(shí)現(xiàn)多路小眼激光器共用電極、襯底、阻斷層、諧振腔及電流注入，解決多通道并行復(fù)眼激光器的高效小型化關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本專利的目的在于提供一種基于球形多路雙異質(zhì)結(jié)量子點(diǎn)的人工復(fù)眼激光器，可滿足空間主動(dòng)復(fù)眼探測(cè)的激光源要求。

本專利的技術(shù)方案是這樣來實(shí)現(xiàn)的，基于球形多路雙異質(zhì)結(jié)量子點(diǎn)的人工復(fù)眼激光器系統(tǒng)主要由主控制器、恒流驅(qū)動(dòng)源及多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的量子點(diǎn)小眼激光單元組成。其中每個(gè)量子點(diǎn)小眼激光單元均由小眼激光發(fā)射窗口、外電極、上層P-DBR、上阻斷層、有源區(qū)、量子點(diǎn)、下阻斷層、下層N-DBR、N⁺型襯底及內(nèi)電極組成。

激光器系統(tǒng)外形為半球形，半球形底部圓形平面為復(fù)眼底面，復(fù)眼中軸為通過復(fù)眼底面圓心o的垂直于復(fù)眼底面的直線，與半球面相交于點(diǎn)o'，即復(fù)眼中軸為直線oo'。通過復(fù)眼中軸作一系列垂直于復(fù)眼底面的剖面，即為復(fù)眼子午面，量子點(diǎn)小眼激光單元均位于復(fù)眼子午面內(nèi)，各量子點(diǎn)小眼激光單元呈等間角排列，即各小眼光軸之間的小眼光軸夾角均為β；各相鄰復(fù)眼子午面夾角均為α，人工復(fù)眼激光器共包含

N＝(180°/β-1)×(180°/α)-[(180°/α)-1]

個(gè)量子點(diǎn)小眼激光單元。

基于球形多路雙異質(zhì)結(jié)量子點(diǎn)的人工復(fù)眼激光器系統(tǒng)按以下步驟工作：

主控制器開啟恒流驅(qū)動(dòng)源，使其產(chǎn)生恒定電流輸出。該恒定電流由各量子點(diǎn)小眼激光單元的外電極注入，然后分別經(jīng)過上層P-DBR、上阻斷層、有源區(qū)、量子點(diǎn)、下阻斷層、下層N-DBR、N⁺型襯底，然后經(jīng)內(nèi)電極流出。

上層P-DBR與下層N-DBR提供沿小眼光軸方向的受激輻射的高反射，形成量子點(diǎn)小眼激光單元的激光諧振腔。上阻斷層與下阻斷層提供電光限制，降低閾值電流。當(dāng)恒流驅(qū)動(dòng)源提供的注入電流大于閾值電流時(shí)，激光湝振腔的增益大于損耗，即有源區(qū)中的量子點(diǎn)的受激輻射在激光諧振腔中經(jīng)過多次反射將產(chǎn)生光放大，最終滿足激光出射的條件，沿小眼光軸方向發(fā)射出波長(zhǎng)為λ的連續(xù)激光，并經(jīng)小眼激光發(fā)射窗口發(fā)射出去。波長(zhǎng)λ與有源區(qū)的厚度、量子點(diǎn)的位置、諧振腔材料的平均折射率有關(guān)，即可通過改變以上三個(gè)參數(shù)選擇得到不同的激光波長(zhǎng)λ。

注入電流均勻地流入N個(gè)量子點(diǎn)小眼激光單元，由于這N個(gè)量子點(diǎn)小眼激光單元具有相同的幾何結(jié)構(gòu)與物質(zhì)分布，因此其發(fā)出的激光具有相同的波長(zhǎng)特性，最終得到N束分別沿各小眼光軸方向，由小眼激光發(fā)射窗口發(fā)出的波長(zhǎng)為λ的連續(xù)激光。

本專利的有益效果是，提供一種基于球形多路雙異質(zhì)結(jié)量子點(diǎn)的人工復(fù)眼激光器，通過各路小眼激光單元共用電極、襯底、阻斷層、諧振腔及電流注入，解決多通道并行復(fù)眼激光器的高效小型化關(guān)鍵問題。該人工復(fù)眼激光器可在復(fù)眼內(nèi)部構(gòu)建與各小眼通道相匹配的主動(dòng)發(fā)射源，通過對(duì)波長(zhǎng)及強(qiáng)度的選擇，使復(fù)眼能適應(yīng)不同的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的各種受激發(fā)射、散射等特性的探測(cè)。

附圖說明