Sonderbericht: Optische Muster

Optische Mustererkennung mit microlasers

Optische Mustererkennung hat für ungefähr 45 Jahre bestanden. Die Berechnungsenergie von Optik, 2-D (zweidimensionale) Fourier-Transformation, Windung und Wechselbeziehung mit der Lichtgeschwindigkeit durchzuführen ist zweifellos über anderen Technologien einzigartig. Viel unterschiedliche System Architektur ist demonstriert worden, um die Verdienste von Optik zu verwenden. Jedoch ist die Entwicklung der optischen Mustererkennung ziemlich langsam gewesen und seine Leistung häufig ist durch seine Gegenstücke, Digitalrechner herausgefordert worden. Dieses lag am Mangel an verwendbaren Input/Output Vorrichtungen wie SLMs (räumlichen hellen Modulatoren) und Detektoren, die im Markt vorhanden sind hauptsächlich. Die meisten Input/Output Vorrichtungen wurden für andere Verbraucheranwendungen entwickelt und ihre Geschwindigkeiten wurden normalerweise auf herkömmliche videorate begrenzt (30 Rahmen pro Sekunde). Mit den schnellen Fortschritten in den Digitalrechnern, die Nah-Bildschirmrate 2-D Fourier Umwandlung durchführen können, werden höhere Geschwindigkeit Vorrichtungen hoffnungslos in der optischen Informationsverarbeitung benötigt. Neue Vorrichtung Möglichkeiten bestehen in der optischen Mustererkennung und in der Informationsverarbeitung. Neue Fortschritte in der optoelektronischen Vorrichtung Technologie schließen die Oberfläche ein, die microlaser Reihen, unter anderen ausstrahlt, die ein großes Potential für die Ultrahochgeschwindigkeit (mehr als zwei Aufträge Größe schneller von der als videorate) optische Mustererkennung und ATM überschriftanerkennung wegen ihrer parallelen rechnenden Fähigkeit haben. Der gegenwärtige Status der microlaser Technologie wird kurz wiederholt und mögliche Anwendungen der neuen Vorrichtungen für optische Mustererkennung und die Informationsverarbeitung werden beschrieben. Fortschritte in diesen Technologien würden zur zugrundeliegende Vorrichtung die Infrastruktur beitragen, die für vorgerückte Kommunikationen Services, wie die benötigt wurde, die durch die nationale Informationen Initiative oder „Informationen Autobahn“ skizziert wurden.

12.1 Einleitung: microlasers, Oberfläche, die Laser Diode Reihen ausstrahlen, oder Vertikalraum Oberfläche, die Laser ausstrahlt

12.1.1 Was ist ein ausstrahlender Oberflächenlaser? Feige 12.1 vergleicht die ausstrahlende Laser (SEL) Oberflächendiode [Feige 12.1 (a)] wenn der herkömmliche Rand Halbleiterdiode Laser ausstrahlt, in einem Kompaktscheibe Spieler [Feige 12.1 (b)]. In einem herkömmlichen Rand, der Laser Diode ausstrahlt, taucht der Laserstrahl ähnlichkeit zur aktiven Schicht auf. Folglich ist eine zweidimensionale (2-D) Anordnung für Laser schwierig. Demgegenüber taucht das Licht von einer SEL Diode Senkrechtes zur aktiven Schicht auf und erlaubt einen 2-D Stapel vieler Laser auf einem planaren Oblatesubstrat. Iga und seine Mitarbeiter zuerst schlugen vor und demonstrierten die Möglichkeit solcher SEL Dioden Ende der siebziger Jahre [1.2].

Feige 12.1. (a) Vertikaler Raum ausstrahlendes Oberflächenmicrolaser, (b) Rand, der Diode Laser ausstrahlt. (Neugedruckt von Verweis [4] durch Jewell et al.)

12.1.2. Was ist ein microlaser? Die ursprünglichen SEL hatten ein verhältnismäßig großes aktives Volumen (gewöhnlich 10 mm3) und erforderten einen großen Ansteuerungsstrom. Im Mai 1989 wurde eine verkleinerte Oberfläche, die microlaser mit einem sehr kleinen aktiven Volumen ausstrahlt (gewöhnlich 0.05 mm3) als das vorhergehender SEL entwickelt [3-7]. Wie in Feige 12.2 gesehen werden kann, ist eine kleine hairlike Struktur mit einem Durchmesser von nur 1.5 Millimeter ein unabhängiger Laser. Die hairlike Struktur besteht aus einer aktiven Schicht, die durch ein Paar Hochreflexionsvermögen Spiegel auf beiden Seiten umgeben wird. Der Laser Raum wird entlang dem Richtung Normal zur Oblateoberfläche gebildet und Laserlicht wird entweder in die Oberseite oder in die untere Richtung ausgestrahlt. Folglich werden solche Laser häufig vertikalen Raum ausstrahlende Oberflächenlaser (VCSEL) genannt um sie von anderer Oberfläche zu unterscheiden, die Laser ausstrahlt, die den Raum entlang der Oblateoberfläche haben. Das kleine der aktiven Schicht der Vorrichtung, die aus sehr dünnes besteht (ungefähr) Brunnen der Menge 100 A0 überlagert, erfordert einen sehr niedrigen Ansteuerungsstrom, den Laser einzuschalten. Um den niedrigen Gewinn durch die dünne aktive Region, sollten die Resonatore an beiden Enden des aktiven Mittels zu entschädigen das extrem hohe Reflexionsvermögen haben zum von Verlusten, gewöhnlich 99.9% oder von Finesse von 3000 herabzusetzen. Dieser Hochreflexionsvermögen Spiegel und die leistungsfähige Beschränkung beider Elektronen und Photonen innerhalb eines Wellenleiters definieren die zwei Hauptschwierigkeiten in fabrizierenden microlasers. Wir nennen solch eine Reihe microlasers eine ausstrahlende Laser Diode Oberflächenreihe (SELDA) oder microlasers, zusätzlich zur häufiger verwendeten Bezeichnung, VCSEL.

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