VCSEL laserdiod

När man jämför EEL-lasrar med VCSELs finns det några tydliga skillnader som gör VCSELs till en överlägsen teknologi på många sätt.

Struktur och funktionalitet:

En av de mest anmärkningsvärda skillnaderna är i deras struktur. EEL-lasrar är tunna, långa och avger ljus från kanten, vilket begränsar deras skalbarhet och prestandakonsistens. VCSEL, å andra sidan, är kompakta och avger ljus från ytan, vilket gör dem lättare att massproducera samtidigt som prestandakonsistensen bibehålls. Det är som att jämföra ett smalt sugrör med en vidöppen tratt, och skillnaden i design kan ha en drastisk inverkan på funktionaliteten.

Effekteffektivitet:

När det gäller strömförbrukning ligger VCSEL-lasrar långt framme. De förbrukar mycket mindre ström än EEL-lasrar, vilket gör dem idealiska för applikationer som kräver effektiv prestanda. Detta är särskilt viktigt i datacenter och konsumentelektronik, där energieffektivitet är ett växande problem. Varför slösa energi när du kan få samma eller ännu bättre resultat med mindre energi?

Optisk kommunikationsprestanda:

VCSEL-tekniken gör också ett språng inom området för optisk kommunikation. VCSELs kan överföra data snabbare och mer effektivt än EEL-lasrar, och håller på att bli den bästa lösningen för höghastighetsdataöverföring. Detta är betydelsefullt i en värld som i allt högre grad förlitar sig på snabbt och tillförlitligt datautbyte.

Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSEL) erbjuder olika fördelar jämfört med andra typer av lasrar. Dessa fördelar inkluderar: ytemission, ger designflexibilitet för adresserbara arrayer; Låg temperaturberoende av laservåglängden; Utmärkt tillförlitlighet; Tillverkningsprocess på wafernivå. Dessa funktioner gör VCSELs mer lämpade för ett brett spektrum av applikationer än traditionella kant-emitterande diodlasrar och lysdioder. BrandNewTech VCSEL-teknologi inkluderar epitaxiell struktur och chipdesign, epitaxiell tillväxt, front-end och back-end bearbetning, förpackning och avancerad testning och simulering. VCSEL är idag en etablerad ljuskälla för dataöverföring i kortdistanslänkar, sammankopplingar och lokala nätverk (LAN, SANS, etc.). I dessa applikationer är VCSEL på-av-modulerad för överföring av digitala signaler. Nyligen arbete på analog modulering av VCSELs indikerar att VCSELs är lämpliga ljuskällor även för överföring av RF- och mikrovågssignaler i t.ex. radio-over-fiber (RoF)-nätverk som används vid antennfjärrkontroll i cellulära system för mobil kommunikation. Det finns många fler fördelar: Hög effektivitet: VCSEL:er är mycket effektiva och kan producera mycket ljus med relativt låg ineffekt. Detta gör dem lämpliga för en mängd olika applikationer där energieffektivitet är viktigt. Låg kostnad: VCSEL:er är relativt enkla att tillverka, så de är billigare att tillverka än andra typer av lasrar. Låg värmegenerering: VCSEL genererar väldigt lite värme, vilket gör dem lämpliga för användning i kompakta enheter där värmeavledning är ett problem. Hög tillförlitlighet: VCSELs har hög tillförlitlighet och lång livslängd, vilket gör dem lämpliga för verksamhetskritiska applikationer där stilleståndstid inte är ett alternativ. Mångsidighet: VCSELs kan designas för att fungera vid en mängd olika våglängder och kan moduleras vid höga hastigheter, vilket gör dem lämpliga för ett brett spektrum av applikationer.

VCSEL-baserade sensorer kan mäta avstånd och hastighet i tre dimensioner och produceras redan i stora mängder för professionella och konsumenttillämpningar. Den använder flera fysiska principer: VCSELs används som infraröd belysning för övervakningskameror. Högeffektsmatriser kombinerat med bildoptik ger enhetlig belysning av scener över en räckvidd på hundratals meter. Time-of-flight-metoden använder pulsade VCSELs som ljuskällor, antingen som intensiva enstaka pulser med en låg arbetscykel eller som pulståg. På grund av känslighet för bakgrundsljus och den kraftiga dämpningen av signalen med avstånd krävs lasereffekter på flera watt på avstånd upp till 100 meter. VCSEL-matriser möjliggör skalbarhet för effekt och kan leverera mycket korta pulser vid högre effekttätheter. Applikationerna sträcker sig från utökad funktionalitet i smartphones till industriella sensorer till LiDAR för bilar för förarassistans och autonom körning. Självblandande interferometri fungerar med koherenta laserfotoner som är utspridda tillbaka in i kaviteten. Den är därför okänslig för omgivande ljus. Metoden används för att mäta målhastighet och avstånd med mycket hög noggrannhet över avstånd på upp till en meter. Single-mode VCSELs med integrerade fotodioder och gitterstabiliserad polarisering möjliggör mycket kompakta och kostnadseffektiva produkter. Utöver de välkända applikationerna för datorinmatningsenheter, undersöks även nya applikationer med ännu högre precision, såsom för fordonsmarkhastighetsmätning upp till 250 km/h. Alla mätmetoder utnyttjar kända VCSEL-egenskaper som robusthet, temperaturstabilitet och potentialen för integrerad optik och elektronikförpackningar. Detta gör VCSEL-sensorer idealiska för nya storskaliga applikationer på konsument- och fordonsmarknaden.

För närvarande används VCSELs främst i datakommunikation. VCSEL-marknaden förväntas växa avsevärt när efterfrågan på smartphones, LiDAR, 5G och IoT-enheter och teknologier förändras och växer. Eftersom det är mycket lätt att göra flera lasrar på en enda array, kommer VCSELs att ha stor potential för användning i dessa typer av framväxande teknologier under de närmaste decennierna så länge som kraften fortsätter att klättra upp i watt och kilowatt. Nästa generations produkter inom industriell och 3D-avkänning, i synnerhet, kommer att kräva stora distributioner av VCSEL:er för att möta design- och prestandabehov. När två eller tre VCSEL:er kombineras på ett enda chip, kan de användas för högprecisionshastighetsmätning i avkänningsapplikationer. Till exempel använde iPhone X som släpptes 2017 tre VCSEL:er för att möjliggöra ansiktsigenkänning. Banbrytande produkter uppstår när VCSELs kombineras till tusentals eller till och med miljoner åt gången på ett enda chip. Tiotusen VCSELs kombinerat skulle möjliggöra en utbredd användning av LiDAR-teknik för konsumenter, till exempel för självkörande bilar.