VCSEL的优势
VCSEL技术提供的诸多优势可以归纳为以下几点:
1.波长稳定性:在一个VCSEL激射波长非常稳定,因为它是由短期(1--1.5波长厚)法布里 - 珀罗腔固定。边缘发射器相反,VCSEL的只能运行在一个单一的纵向模式。
2.波长均匀性和谱宽:生长技术改善了不到一个腔波长为2nm的标准偏差,这样的VCSEL 3“晶圆生产。这允许制造的VCSEL 2 - D数组数组的元素(<1nm的全宽半高谱宽)之间的小波长变化。相比之下,边发射栏栈遭受显著波长的变化,从酒吧吧,因为没有内在机制,以稳定的波长,在很宽的谱宽(3--5nm的FWHM),。
3.波长的温度灵敏度:在VCSEL的发射波长不敏感的温度变化比边缘发射器?5倍。原因是在VCSEL的激光波长是由单纵模腔的光学厚度和定义,这种光学厚度与温度的关系是最小的(腔的折射率和物理厚度有一个微弱的依赖温度)。另一方面,在边缘发射器的激光波长被定义为峰值增益波长,其中有一个对温度的依赖性更强。因此,高功率阵列(加热和温度梯度,可以显著)的谱线宽度是VCSEL阵列窄于边缘发射阵列(酒吧堆栈)。此外,超过20℃的温度变化,在VCSEL的发射波长会有所不同(7nm边缘发射器相比)小于#p#分页标题#e#1.4nm。
4.高温作业(泵的chillerless操作):由于VCSEL的可以可靠地工作在温度高达80℃,就可以操作无需冷藏。因此,冷却系统就变得非常小,坚固耐用,这种方法移植。
5. 单位面积高功率:边缘发射器提供最多约500W/cm2,而VCSEL的提供1200W /平方厘米,在不久的将来可以提供2 - 4KW /平方厘米。
6.光束质量:垂直腔面发射激光器发出通告束。通过适当的腔设计的VCSEL也可以在一个单一的横向模式(圆形高斯)发出。这种简支梁结构,大大降低了耦合/光束整形光学(边缘发射器相比)的复杂性和成本,提高了耦合效率光纤或输送介质。这一直是在低功耗市场的VCSEL技术的关键卖点。
7.可靠性:由于VCSEL的不受灾难性的光学损伤(COD),其可靠性比边缘发射器高得多。典型的拟合值的VCSEL(一亿美元的设备出现故障)<10。
8.Manufacturabilty和产量:可生产的VCSEL已经为这项技术的关键卖点。由于复杂的制造工艺和COD(灾难性的光损伤),边缘发射器有一个低收益率(边缘发射980纳米泵的芯片制造商相关的可靠性问题,通常只得到#p#分页标题#e#2“晶圆-500芯片)。另一方面,对VCSEL的收益率超过90%(相当于5000大功率芯片从2英寸晶圆)。事实上,由于其平面属性,VCSEL的制造标准的IC芯片处理相同。
9.可扩展性:对于高功率应用中,一个关键的VCSEL优势是,他们可以直接加工成单片的2 - D阵列,而这不是边缘发射器(可能只有一维的单片阵列)的可能。此外,一个复杂的热效率低下的安装计划是需要安装在栈边发射极棒。
10.包装和散热:安装的大型高功率VCSEL 2 - D的一个“结点”配置阵列很简单(类似微处理器包装),热搬迁过程中非常有效的,因为热遍历砷化铝镓材料只有几微米。已被证明5毫米的2 - D VCSEL阵列的5mm x <0.16K / W的创纪录的热阻抗。
11.成本:随着简单加工和散热技术,它比同等的边缘发射的酒吧栈封装的2 - D VCSEL阵列变得更加容易。建立现有硅业的散热技术,可用于非常高功率阵列的散热。这将显著降低高功率模块的成本。目前,激光棒的成本是DPSS激光器显性成本。
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