VCSEL лазерен диод

Когато сравнявате EEL лазерите с VCSEL, има някои ясни разлики, които правят VCSEL превъзходна технология по много начини.

Структура и функционалност:

Една от най-забележителните разлики е в тяхната структура. Лазерите EEL са тънки, дълги и излъчват светлина от ръба, което ограничава тяхната мащабируемост и последователност на производителността. VCSEL, от друга страна, са компактни и излъчват светлина от повърхността, което ги прави по-лесни за масово производство, като същевременно поддържат постоянна производителност. Това е като да сравнявате тясна сламка с широко отворена фуния и разликата в дизайна може да има драстично въздействие върху функционалността.

Енергийна ефективност:

Що се отнася до консумацията на енергия, VCSEL лазерите са далеч напред. Те консумират много по-малко енергия от EEL лазерите, което ги прави идеални за приложения, които изискват ефективна работа. Това е особено важно в центровете за данни и потребителската електроника, където енергийната ефективност е нарастваща загриженост. Защо да хабите енергия, когато можете да постигнете същите или дори по-добри резултати с по-малко енергия?

Производителност на оптичните комуникации:

VCSEL технологията също прави фурор в областта на оптичните комуникации. Способни да предават данни по-бързо и по-ефективно от EEL лазерите, VCSEL се превръщат в предпочитаното решение за високоскоростно предаване на данни. Това е важно в свят, който все повече разчита на бърз и надежден обмен на данни.

Повърхностно излъчващите лазери с вертикална кухина (VCSEL) предлагат различни предимства пред други видове лазери. Тези предимства включват: Повърхностно излъчване, осигуряващо гъвкавост на дизайна за адресируеми масиви; Ниска температурна зависимост на дължината на вълната на лазера; Отлична надеждност; Производствен процес на ниво вафла. Тези характеристики правят VCSEL по-подходящи за широк спектър от приложения в сравнение с традиционните диодни лазери с ръбово излъчване и светодиоди. Технологията BrandNewTech VCSEL включва епитаксиална структура и дизайн на чип, епитаксиален растеж, предна и задна обработка, опаковане и разширено тестване и симулация. Днес VCSEL е утвърден източник на светлина за предаване на данни във връзки на къси разстояния, междусистемни връзки и локални мрежи (LAN, SANS и др.). В тези приложения VCSEL е модулиран за включване и изключване за предаване на цифрови сигнали. Скорошна работа по аналогова модулация на VCSEL показва, че VCSEL са подходящи светлинни източници и за предаване на радиочестотни и микровълнови сигнали в, например, радио-оптични (RoF) мрежи, използвани при дистанционно управление на антени в клетъчни системи за мобилна комуникация. Има много повече предимства: Висока ефективност: VCSEL са високоефективни и могат да произвеждат много светлинен поток със сравнително ниска входна мощност. Това ги прави подходящи за различни приложения, където енергийната ефективност е важна. Ниска цена: VCSEL са сравнително лесни за производство, така че са по-евтини за производство от други видове лазери. Ниско генериране на топлина: VCSEL генерират много малко топлина, което ги прави подходящи за използване в компактни устройства, където разсейването на топлината е проблем. Висока надеждност: VCSEL имат висока надеждност и дълъг експлоатационен живот, което ги прави подходящи за критични приложения, където прекъсването не е опция. Гъвкавост: VCSEL могат да бъдат проектирани да работят на различни дължини на вълните и могат да бъдат модулирани при високи скорости, което ги прави подходящи за широк спектър от приложения.

Базираните на VCSEL сензори могат да измерват разстоянието и скоростта в три измерения и вече се произвеждат в големи количества за професионални и потребителски приложения. Той използва няколко физически принципа: VCSEL се използват като инфрачервено осветление за камери за наблюдение. Решетки с висока мощност, комбинирани с оптика за изображения, осигуряват равномерно осветяване на сцени в диапазон от стотици метри. Методът на времето на полет използва импулсни VCSEL като източници на светлина, или като интензивни единични импулси с нисък работен цикъл, или като импулсни влакове. Поради чувствителността към фоновата светлина и силното затихване на сигнала с разстоянието са необходими лазерни мощности от няколко вата на разстояния до 100 метра. VCSEL масивите позволяват скалируемост на мощността и могат да доставят много кратки импулси при по-висока плътност на мощността. Приложенията варират от разширена функционалност в смартфони до индустриални сензори до автомобилен LiDAR за помощ на водача и автономно шофиране. Самосмесващата се интерферометрия работи с кохерентни лазерни фотони, които се разпръскват обратно в кухината. Следователно е нечувствителен към околната светлина. Методът се използва за измерване на скоростта и разстоянието на целта с много висока точност на разстояния до един метър. Едномодовите VCSEL с интегрирани фотодиоди и стабилизирана от решетката поляризация позволяват много компактни и рентабилни продукти. В допълнение към добре познатите приложения на компютърни входни устройства, нови приложения с още по-висока прецизност също се изследват, като например за измерване на скоростта на автомобила до 250 km/h. Всички методи за измерване използват известни свойства на VCSEL като здравина, температурна стабилност и потенциала за интегрирана оптика и опаковане на електроника. Това прави VCSEL сензорите идеално подходящи за нови широкомащабни приложения на потребителския и автомобилния пазар.

Понастоящем VCSEL се използват предимно в комуникациите на данни. Очаква се пазарът на VCSEL да нарасне значително, тъй като търсенето на смартфони, LiDAR, 5G и IoT устройства и технологии се измества и расте. Тъй като е много лесно да се правят множество лазери на един масив, VCSEL ще имат голям потенциал за използване в тези видове нововъзникващи технологии през следващите няколко десетилетия, докато мощността продължава да се изкачва във ватове и киловати. Продукти от следващо поколение в промишленото и 3D наблюдение, по-специално, ще изискват големи внедрявания на VCSEL, за да отговорят на нуждите от дизайн и производителност. Когато два или три VCSEL са комбинирани в един чип, те могат да се използват за високо прецизно измерване на скоростта в сензорни приложения. Например, iPhone X, пуснат през 2017 г., използва три VCSEL, за да позволи разпознаване на лица. Революционни продукти възникват, когато VCSEL се комбинират в хиляди или дори милиони наведнъж на един чип. Десет хиляди VCSEL, комбинирани заедно, биха позволили широкото приемане от потребителите на технологията LiDAR, като например за самоуправляващи се автомобили.