VCSEL的優勢
VCSEL技術提供的諸多優勢可以歸納為以下幾點:
1.波長穩定性:在一個VCSEL激射波長非常穩定,因為它是由短期(1--1.5波長厚)法布里 - 珀羅腔固定。邊緣發射器相反,VCSEL的只能運行在一個單一的縱向模式。
2.波長均勻性和譜寬:生長技術改善了不到一個腔波長為2nm的標準偏差,這樣的VCSEL 3“晶圓生產。這允許制造的VCSEL 2 - D數組數組的元素(<1nm的全寬半高譜寬)之間的小波長變化。相比之下,邊發射欄棧遭受顯著波長的變化,從酒吧吧,因為沒有內在機制,以穩定的波長,在很寬的譜寬(3--5nm的FWHM),。
3.波長的溫度靈敏度:在VCSEL的發射波長不敏感的溫度變化比邊緣發射器?5倍。原因是在VCSEL的激光波長是由單縱模腔的光學厚度和定義,這種光學厚度與溫度的關系是最小的(腔的折射率和物理厚度有一個微弱的依賴溫度)。另一方面,在邊緣發射器的激光波長被定義為峰值增益波長,其中有一個對溫度的依賴性更強。因此,高功率陣列(加熱和溫度梯度,可以顯著)的譜線寬度是VCSEL陣列窄于邊緣發射陣列(酒吧堆棧)。此外,超過20℃的溫度變化,在VCSEL的發射波長會有所不同(7nm邊緣發射器相比)小于#p#分頁標題#e#1.4nm。
4.高溫作業(泵的chillerless操作):由于VCSEL的可以可靠地工作在溫度高達80℃,就可以操作無需冷藏。因此,冷卻系統就變得非常小,堅固耐用,這種方法移植。
5. 單位面積高功率:邊緣發射器提供最多約500W/cm2,而VCSEL的提供1200W /平方厘米,在不久的將來可以提供2 - 4KW /平方厘米。
6.光束質量:垂直腔面發射激光器發出通告束。通過適當的腔設計的VCSEL也可以在一個單一的橫向模式(圓形高斯)發出。這種簡支梁結構,大大降低了耦合/光束整形光學(邊緣發射器相比)的復雜性和成本,提高了耦合效率光纖或輸送介質。這一直是在低功耗市場的VCSEL技術的關鍵賣點。
7.可靠性:由于VCSEL的不受災難性的光學損傷(COD),其可靠性比邊緣發射器高得多。典型的擬合值的VCSEL(一億美元的設備出現故障)<10。
8.Manufacturabilty和產量:可生產的VCSEL已經為這項技術的關鍵賣點。由于復雜的制造工藝和COD(災難性的光損傷),邊緣發射器有一個低收益率(邊緣發射980納米泵的芯片制造商相關的可靠性問題,通常只得到#p#分頁標題#e#2“晶圓-500芯片)。另一方面,對VCSEL的收益率超過90%(相當于5000大功率芯片從2英寸晶圓)。事實上,由于其平面屬性,VCSEL的制造標準的IC芯片處理相同。
9.可擴展性:對于高功率應用中,一個關鍵的VCSEL優勢是,他們可以直接加工成單片的2 - D陣列,而這不是邊緣發射器(可能只有一維的單片陣列)的可能。此外,一個復雜的熱效率低下的安裝計劃是需要安裝在棧邊發射極棒。
10.包裝和散熱:安裝的大型高功率VCSEL 2 - D的一個“結點”配置陣列很簡單(類似微處理器包裝),熱搬遷過程中非常有效的,因為熱遍歷砷化鋁鎵材料只有幾微米。已被證明5毫米的2 - D VCSEL陣列的5mm x <0.16K / W的創紀錄的熱阻抗。
11.成本:隨著簡單加工和散熱技術,它比同等的邊緣發射的酒吧棧封裝的2 - D VCSEL陣列變得更加容易。建立現有硅業的散熱技術,可用于非常高功率陣列的散熱。這將顯著降低高功率模塊的成本。目前,激光棒的成本是DPSS激光器顯性成本。
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