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光谱学在VCSEL手艺成长中的利用

宣布时候:2018-08-02 08:20:22


 

垂直腔面发射激光器(VCSEL具备超出发光二极管(LED)和边缘发射激光器(EEL)的个长处,是以在近期的良多手艺晋升中阐扬首要感化,并且总有新的利用被发明

VCSEL集成商和制作商对VCSEL停止测试须要具备高分辩率,高速触发呼应和较短积分时候的光谱仪。 Avantes能够或许或许或许或许或许或许撑持 VCSEL检测手艺的光谱仪供给商。



                                                                                                                                   


Design and scheme of DP-VCSEL
[BY Edgar Cerda Mendez], via Research Gate

 

VCSEL布局简介

垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种基于半导体手艺的光源,能够或许或许或许或许或许接纳份子束内涵(MBE)或金属无机化学气相堆积(MOCVD等规范薄膜堆积手艺在砷化镓(GaAs晶片上堆积薄膜来停止大范围出产VCSEL从其上外表发射相关光束。

VCSEL由平行于晶片外表的两个高反射散布式布拉格反射镜(DBR)构成,该反射镜由高折射率层瓜代制成,能够或许或许或许或许或许或许发生强反射。DBR凡是被搀杂以构成二极管结并用于通报载波旌旗灯号到达有源地区中发生受激辐射(激光)。

有源激光介质的感化是供给光反应并缩小反射基质之间振荡的光。在某个电流值下,来回增益会大于来回耗损,此时载波旌旗灯号就会穿过有源激光介质构成激光。 因为VCSEL垂直取向的增益地区比其余半导体激光器所需的增益地区小,是以VCSEL激光器发生激光传布的阈值电流就会低以是具备低折射率的DBR能够或许或许或许或许或许用于耦合相关光发射。

VCSEL 的上风

与边缘发射激光器比拟,VCSEL激光器的垂直腔设想具备几个长处。 边缘发射激光器在堆积工艺完成并从晶片上模切成器件之前是不能停止测试的。 一旦晶片或薄膜中存在缺点,就会华侈制作时候和资料。 VCSEL岂但能够或许或许或许或许或许利用通俗半导体薄膜堆积方式停止多量量出产,并且能够或许或许或许或许或许在出产的各个阶段停止测试,包含全部晶片停止测试,如许就能够或许或许或许或许或许在一个三英寸晶片上同时对上千个VCSEL停止测试,从而前进出产效力,并下降了出产本钱(Finisar myvcsels.com)。

VCSEL设想的别的一个益处是能够或许或许或许或许或许或许将多个元件联络成二维阵列以增添输入功率,同时其较大的输入孔径所带来的较小发散角还能够或许或许或许或许或许使它更好地与光纤耦合。

因为接纳散布式布拉格反射器(DBR)而致使的发生激光传布的阈值电流的下降,使VCSEL能够或许或许或许或许或许或许完成高功率输入,并且比拟其他激光器/发光器件会耗损更的功率。波长可调性是VCSEL的别的一个特点,它是借助于微电子体系的赞助来调理有源区中反射层的厚度来完成的。

 

以后VCSEL手艺的利用

自从VCSEL推出的40年里,已在数百个行业和市场中找到了有数的利用,明天咱们的四周处处都是VCSEL VCSEL关头功效之一是旌旗灯号处置,详细能够或许或许或许或许或许表现为通讯或传感。

 

 

 

Pulse oximeter
By Quinn Dombrowski from Berkeley, USA
[CC BY-SA 2.0 ], via Wikimedia Commons

 

光纤通讯在很大水平上依靠于在1310nm1550nm波段VCSEL的旌旗灯号处置才能,用于供给构成电磁载波的光脉冲,在调制厥后照顾德律风,电缆和因特网(Larson)的旌旗灯号。

良多人都很是熟习的VCSEL用处是计较机上的激光鼠标(VCSEL Wiki),别的一些罕见利用包含激光打印机,微型原子钟,挪动装备中的脸部辨认和装备VCSEL车辆的防撞体系(VCSEL Wiki)。

 

 

VCSEL的将来

美国圣母大学电气工程系的KitsmillerDummerJohnson等人研讨了利用近红外可调谐VCSEL的频域漫射光谱(fd-DOS)手艺,并开辟了小型化可停止高分辩率深部构造扫描的非侵入生物医学成像体系 

跟着无损检测手艺的前进,出格是可穿着传感器在手艺上遭到商用化微型光源的限定,该微型光源须要能够或许或许或许或许或许或许在650-1350nm之间的第平生物诊断窗口中发生相关的近红外光。 增添光谱信息能够或许或许或许或许或许前进丈量精度、空间分辩率和活络度,但增添额定的激光器或LED组件则会扩展体系的尺寸和庞杂性,从而与开辟手持式和可穿着传感器及监控装备的方针相悖,VCSEL则处置了这个题目。

 

Avantes光谱仪在 VCSEL 出产和测试中的利用

良多VCSEL制作商和集成商都利用Avantes公司的AvaSpec光谱仪来测试VCSEL的机能,凡是AvaSpec-ULS3648-USB2AvaSpec-ULS4096CL-EVO和新型Mini4096CL光谱仪用于VCSEL测试。良多客户发明Avantes光谱仪在VCSEL的良多惯例测试中能够或许或许或许或许或许替换高贵的光谱阐发仪(OSA)。因为今朝出产的大大都VCSEL都是位于近红外波段,是以Avantes的光谱仪城市接纳闪烁波长在近红外波段的高分辩率光栅(12001800线对数)。被测VCSEL的高固有功率许可光谱仪利用510微米的狭缝以到达高分辩率,但能够或许会致使必然水平上的旌旗灯号衰减。Avantes光谱仪被客户奖饰的首要上风包含高分辩率,高活络度,高像素数,软件易于集成,能够或许或许或许或许或许完成高速测试。

Wafer Probing By MarTek, Inc. [CC BY-SA 3.0 ],
via Wikimedia Commons

在这个利用中,Avantes光谱仪被用于丈量VCSEL的各类典范参数,包含光谱峰值波长,质心波长,边模按捺比,半高全宽(FWHM)和RMS光谱带宽。一些VCSEL接纳脉冲任务形式,这时候AvaSpec光谱仪的时序丈量才能使之合适丈量这类范例的VCSEL AS5216 USB2电路板和AS7010 USB3 /以太网电路板都能够或许或许或许或许或许或许发送TTL旌旗灯号或领受TTL触发旌旗灯号,以节制收罗脉冲旌旗灯号的时序参数

Avantes另有多样的收罗附件用于VCSEL丈量,除规范光纤跳线外,另不足弦校订器和积分球,能够或许或许或许或许或许针对各类尺寸和功率的VCSEL供给其发光特征测试计划

 


论断

Avantes光谱仪供给了可替换OSA光谱阐发仪的低本钱VCSEL测试处置计划。AvaSpec光谱仪的高分辩率、高活络度和高速丈量特征使它很是合适于VCSEL丈量,AvantesDLL静态链接库能够或许或许或许或许或许集成到VCSEL的出产软件中。若是您想领会为甚么VCSEL和半导体出产商和集成商选用Avantes的光谱仪,请接洽Avantes China公司010-84574045/4046