Лазерный диод VCSEL

При сравнении лазеров EEL с VCSEL есть некоторые явные различия, которые делают VCSEL превосходной технологией во многих отношениях.

Структура и функциональность:

Одно из наиболее заметных отличий заключается в их структуре. Лазеры EEL тонкие, длинные и излучают свет с края, что ограничивает их масштабируемость и стабильность производительности. С другой стороны, VCSEL компактны и излучают свет с поверхности, что упрощает их массовое производство при сохранении стабильных характеристик. Это все равно, что сравнивать узкую соломинку с широко открытой воронкой: разница в дизайне может существенно повлиять на функциональность.

Энергоэффективность:

Когда дело доходит до энергопотребления, лазеры VCSEL далеко впереди. Они потребляют гораздо меньше энергии, чем лазеры EEL, что делает их идеальными для приложений, требующих эффективной производительности. Это особенно важно в центрах обработки данных и бытовой электронике, где энергоэффективность вызывает растущую озабоченность. Зачем тратить энергию, если можно получить те же или даже лучшие результаты с меньшими затратами энергии?

Характеристики оптической связи:

Технология VCSEL также производит фурор в области оптической связи. Способные передавать данные быстрее и эффективнее, чем лазеры EEL, VCSEL становятся предпочтительным решением для высокоскоростной передачи данных. Это важно в мире, который все больше полагается на быстрый и надежный обмен данными.

Лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL) обладают различными преимуществами по сравнению с другими типами лазеров. Эти преимущества включают в себя: поверхностное излучение, обеспечивающее гибкость проектирования адресных массивов; Низкая температурная зависимость длины волны лазера; Отличная надежность; Процесс производства на уровне пластин. Эти особенности делают VCSEL более подходящими для широкого спектра применений, чем традиционные диодные лазеры и светодиоды с торцевым излучением. Технология BrandNewTech VCSEL включает в себя проектирование эпитаксиальной структуры и чипов, эпитаксиальный выращивание, начальную и конечную обработку, упаковку, а также расширенное тестирование и моделирование. Сегодня VCSEL является признанным источником света для передачи данных на короткие расстояния, в межсоединениях и локальных сетях (LAN, SANS и т. д.). В этих приложениях VCSEL имеет двухпозиционную модуляцию для передачи цифровых сигналов. Недавние работы по аналоговой модуляции VCSEL показывают, что VCSEL являются подходящими источниками света также для передачи радиочастотных и микроволновых сигналов, например, в сетях радиосвязи по оптоволокну (RoF), используемых для удаленного управления антеннами в сотовых системах мобильной связи. Есть еще много преимуществ: Высокая эффективность: VCSEL высокоэффективны и могут производить большую светоотдачу при относительно низкой входной мощности. Это делает их пригодными для различных применений, где важна энергоэффективность. Низкая стоимость: VCSEL относительно просты в производстве, поэтому их производство обходится дешевле, чем другие типы лазеров. Низкое тепловыделение: VCSEL выделяют очень мало тепла, что делает их пригодными для использования в компактных устройствах, где рассеивание тепла является проблемой. Высокая надежность: VCSEL обладают высокой надежностью и длительным сроком службы, что делает их подходящими для критически важных приложений, где простои невозможны. Универсальность: VCSEL могут быть спроектированы для работы на различных длинах волн и могут модулироваться на высоких скоростях, что делает их пригодными для широкого спектра применений.

Датчики на основе VCSEL могут измерять расстояние и скорость в трех измерениях и уже производятся в больших количествах для профессионального и потребительского применения. Он использует несколько физических принципов: VCSEL используются в качестве инфракрасного освещения для камер наблюдения. Мощные матрицы в сочетании с визуализирующей оптикой обеспечивают равномерное освещение сцены на расстоянии сотен метров. Времяпролетный метод использует импульсные VCSEL в качестве источников света либо в виде интенсивных одиночных импульсов с низкой скважностью, либо в виде последовательностей импульсов. Из-за чувствительности к фоновому свету и сильного затухания сигнала с расстоянием на расстояниях до 100 метров требуется мощность лазера в несколько ватт. Массивы VCSEL обеспечивают масштабируемость мощности и могут выдавать очень короткие импульсы при более высокой плотности мощности. Приложения варьируются от расширенной функциональности смартфонов до промышленных датчиков и автомобильных LiDAR для помощи водителю и автономного вождения. Интерферометрия с самосмешением работает с когерентными лазерными фотонами, которые рассеиваются обратно в полость. Поэтому он нечувствителен к окружающему свету. Метод используется для измерения скорости и расстояния до цели с очень высокой точностью на расстоянии до одного метра. Одномодовые лазеры VCSEL со встроенными фотодиодами и поляризацией, стабилизированной решеткой, позволяют создавать очень компактные и экономичные изделия. В дополнение к хорошо известным применениям компьютерных устройств ввода также исследуются новые применения с еще более высокой точностью, например, для измерения скорости движения автомобилей до 250 км/ч. Все методы измерения используют известные свойства VCSEL, такие как надежность, температурная стабильность и потенциал для интегрированной оптики и электроники. Это делает датчики VCSEL идеально подходящими для новых крупномасштабных применений на потребительском и автомобильном рынках.

В настоящее время VCSEL используются в основном для передачи данных. Ожидается, что рынок VCSEL значительно вырастет по мере изменения и роста спроса на смартфоны, устройства LiDAR, 5G и IoT. Поскольку очень легко создать несколько лазеров на одной матрице, VCSEL будут иметь большой потенциал для использования в таких новых технологиях в течение следующих нескольких десятилетий, пока мощность будет продолжать расти до ватт и киловатт. Продукты следующего поколения в области промышленного и 3D-зондирования, в частности, потребуют широкомасштабного внедрения VCSEL для удовлетворения потребностей в проектировании и производительности. Когда два или три VCSEL объединены в одном кристалле, их можно использовать для высокоточного измерения скорости в сенсорных приложениях. Например, iPhone X, выпущенный в 2017 году, использовал три VCSEL для распознавания лиц. Прорывные продукты возникают, когда VCSEL объединяются в тысячи или даже миллионы одновременно на одном кристалле. Десять тысяч VCSEL, объединенные вместе, обеспечат широкое внедрение технологии LiDAR потребителями, например, для беспилотных автомобилей.