Rapport spécial : Modèles optiques

Identification de modèle optique avec des microlasers

L'identification de modèle optique a existé pendant approximativement 45 années. La puissance informatique du systeme optique d'exécuter la 2-D transformée de Fourier, convolution et corrélation (bidimensionnelles) à la vitesse de la lumière est certainement unique au-dessus d'autres technologies. Beaucoup de différentes architectures de système ont été démontrées pour utiliser les mérites du systeme optique. Cependant, l'évolution de l'identification de modèle optique a été plutôt lente et son exécution souvent a été défiée par ses contre-parties, calculateurs numériques. C'était principalement dû au manque de dispositifs appropriés d'entrée-sortie tels que SLMs (modulateurs légers spatiaux) et détecteurs disponibles sur le marché. La plupart des dispositifs d'entrée-sortie ont été développées pour d'autres applications du consommateur et leurs vitesses ont été habituellement limitées aux taux visuels conventionnels (30 armatures par seconde). Avec les avances rapides dans des calculateurs numériques qui peuvent exécuter transformation de Fourier de proche-vidéo-taux la 2-D, des dispositifs plus élevés de vitesse sont nécessaires désespérément dans le traitement de l'information optique. Les nouvelles possibilités de dispositif existent dans l'identification de modèle et le traitement de l'information optiques. Les avances récentes en technologie optoélectronique de dispositif incluent la surface émettant des rangées de microlaser, entre d'autres, qui ont un grand potentiel pour identifications optiques ultra-haute d'identification de modèle de vitesse (des plus de deux ordres de grandeur le taux que visuel plus rapidement) et d'en-tête d'atmosphère dues à leurs possibilités de calcul parallèles. L'état actuel de la technologie de microlaser sera brièvement passé en revue et des applications possibles de nouveaux dispositifs pour l'identification de modèle et le traitement de l'information optiques seront décrites. Les avances en ces technologies contribueraient au dispositif l'infrastructure fondamentale requise pour des services avançés de communications, comme ceux esquissés par autoroute de l'information d'initiative de l'information ou la «  » nationale.

12.1 Introduction : microlasers, surface émettant des rangées de diode de laser, ou surface de vertical-cavité émettant des lasers

12.1.1 Quel est un laser de émission extérieur ? 12.1 compare la diode de émission extérieure du laser (SEL) [12.1 (a)] avec le bord conventionnel émettant le laser de diode de semi-conducteur dans un joueur de compact-disque [12.1 (b)]. Dans un bord conventionnel émettant la diode de laser, le rayon laser émerge parallèle à la couche active. Par conséquent (un 2-D) arrangement bidimensionnel des lasers est difficile. En revanche, la lumière d'une diode de SEL émerge perpendiculaire à la couche active, permettant une 2-D pile de beaucoup de lasers sur un substrat planaire de gaufrette. Iga et ses collègues ont proposé et ont démontré la première fois la praticabilité de telles diodes de SEL vers la fin des années 70 [1.2].

12.1. (a) Microlaser de émission extérieur de cavité verticale, (b) bord émettant le laser de diode. (Réimprimé de réf. [4] par Jewell et autres.)

12.1.2. Quel est un microlaser ? Les SEL originaux ont eu un volume actif relativement grand (en général 10 mm3), exigeant un grand courant d'entraînement. En mai 1989, une surface miniaturisée émettant le microlaser avec un volume actif très petit (en général 0.05 mm3) que cela de SEL précédents a été développée [3-7]. Comme peut être vu dans 12.2, une petite structure de hairlike avec un diamètre de seulement 1.5 millimètre est un laser indépendant. La structure de hairlike se compose d'une couche active entourée par une paire de miroirs de haut-réflectivité des deux côtés. La cavité de laser est formée le long de la normale de direction sur la surface de gaufrette et la lumière de laser est émise dans le dessus ou la direction inférieure. Par conséquent de tels lasers s'appellent souvent la cavité verticale les lasers de émission extérieurs (VCSEL) pour les différencier de l'autre surface émettant les lasers qui ont la cavité le long de la surface de gaufrette. Le de petite taille de la couche active du dispositif, qui se compose très de mince (approximativement) puits du quantum 100 A0 pose, exige d'un courant très bas d'entraînement de brancher le laser. Pour compenser le bas gain par la région active mince, les résonateurs aux deux fins du milieu actif devraient avoir la réflectivité extrêmement élevée pour réduire au minimum des pertes, en général 99.9% ou une finesse de 3000. Ce miroir de haut-réflectivité et l'emprisonnement efficace des deux électrons et photons dans un guide d'ondes définissent les deux graves difficultés dans des microlasers fabriquants. Nous appelons une telle rangée de microlasers une rangée de émission extérieure de diode de laser (SELDA), ou des microlasers, en plus du terme généralement utilisé, VCSEL.

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