高功率新型半導體PCSEL激光器 - 筱曉光子

PCSEL 是激光生產(chǎn)的未來(lái)

PCSEL 是一種新型半導體激光器。他們利用二維光柵結構線(xiàn)性和正交地散射光。這使得 PCSEL 成為一種反饋在平面內而光發(fā)射在平面外的激光器，從激光器的頂面發(fā)出。

平面外、正交、表面發(fā)射為激光器提供了巨大的成本優(yōu)勢，因為它使它們易于封裝并集成到 PCB 和電子組件中。我們的 2D 光柵結構（光子晶體）啟用并穩定平面外發(fā)射，從而產(chǎn)生反饋和單模發(fā)射。與同等的 EEL 或 VCSEL 相比，PCSEL 結構在數據速率、波長(cháng)和功率性能方面具有優(yōu)勢。

  我們提供的的 PCSEL 成本低、產(chǎn)量高結構堅固，波長(cháng)范圍廣且功率高。    
  “我們的 PCSEL 具有 EEL 和VCSEL的速度性能，而它們的測試和封裝成本是EEL的 50%，并且它們提供的功率是 VCSEL 的10倍以上。"    
  與FP,DFB等半導體激光器相比PCSEL 是使用面內反饋和面外表面發(fā)射的激光器。與 VCSEL 一樣，測試和封裝仍然更便宜，但與同等尺寸的 EEL 或 VCSEL 相比，PCSEL 結構在數據速率、波長(cháng)和功率性能方面具有優(yōu)勢。

激光對比圖

激光特性對比圖

高功率PCSEL激光器窄發(fā)散角演示視頻

PCSEL —— 低成本、高速度和功率 —— 三合一！

PCSEL 擁有一切！它們以低成本提供高速和強大的功能。當前所有其他激光技術(shù)僅在一個(gè)設備中提供這三個(gè)關(guān)鍵特性中的兩個(gè)。

VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）以功率為代價(jià)換取低成本和高速。 EEL（邊緣發(fā)射激光器），包括 FP（法布里-珀羅）和 DFB（分布式反饋）激光器，速度快，功率大，但制造成本高。

PPCSEL 與 VCSEL 相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

它們不使用 Bragg 堆疊結構，如 VCSEL（或者實(shí)際上是 Facet 涂層，如 DFB），而是使用易于縮放的 2D 光柵。它們具有低接觸電阻，確保任何尺寸的激光器的最高功率輸出。它們可以用任何材料制成，因此適用于各種波長(cháng)和應用。它們的功率是單模的，會(huì )隨著(zhù)面積按比例增加，通過(guò)它們的 2D 結構和面內反饋很容易實(shí)現。它們沒(méi)有 VCSEL 使用的氧化物孔徑，因此在制造時(shí)不需要專(zhuān)門(mén)的氧化爐.PCSEL 還具有其他優(yōu)勢。它們從頂面發(fā)光，如 VCSEL，使它們易于封裝并集成到 PCB 和電子組件中。它們的制造方式也與 EEL 類(lèi)似，我們的PCSEL可以在任何波長(cháng)下制造，因此可用于解決廣泛的應用。目前我們制備了450/940nm PCSEL可以支持有償送樣測試。

此外我們的PCSEL允許多GB調制速率，具有巨大的數據速度優(yōu)勢實(shí)現高速， 1310nm 數據通信和1550nm 電信波長(cháng)，必須通過(guò)減小尺寸來(lái)最小化半導體器件的模式體積。EEL具有較大的模式長(cháng)度和較小的模式高度。VCSEL 的模式長(cháng)度較小，但模式高度相對較大，因為模式會(huì )穿透布拉格堆棧。因此，盡管 VCSEL 可以實(shí)現高速度并且可以經(jīng)濟高效地生產(chǎn)，但其有限的單模性能使其不適用于高速數據通信和長(cháng)途電信。這些限制也限制了它們在相對較短距離的傳感應用中的使用。

PCSEL 具有類(lèi)似于 VCSEL 的模式寬度和長(cháng)度，但具有 EEL 的模式高度。這意味著(zhù)對于 VCSEL 的等效發(fā)射面積，PCSEL 的速度可以比 VCSEL 快 2.5 倍，比高速 EEL 快 3 倍。

鑒于我們實(shí)驗室RF信號發(fā)生器帶寬的限制（20G）屆時(shí)來(lái)我們實(shí)驗室只能展示到最大20G的調制速度。

如下是我們將會(huì )在7月慕尼黑光電展（Booth# 8.1F-214）帶來(lái)的940nm PCSEL產(chǎn)品：

在以倒置配置安裝在封裝上的器件中，輸出光束從基板側發(fā)射。從 I-L 特性來(lái)看，10W 的輸出功率具有 0.8W/A 的高斜率效率。已經(jīng)實(shí)現了 0.1 度的非常窄的光束發(fā)散角(參考下面演示視頻）：

高功率窄發(fā)散角演示視頻

詳細特性如下所示。該器件在 -40 至 100°C 范圍內成功運行（請注意，測量溫度范圍受測量系統限制），固定電流注入下輸出功率的溫度依賴(lài)性平均為 -0.36%/°C，具有可比性（甚至優(yōu)于）法布里-珀羅半導體激光器。

激光光譜的溫度依賴(lài)性表明，在 -40 至 100°C 范圍內可獲得全單模振蕩。激光波長(cháng)的溫度依賴(lài)性小至 0.08nm/°C，優(yōu)于 FP-LD?？梢酝ㄟ^(guò)串聯(lián)引入三元件陣列來(lái)提高斜率效率。