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

PCSEL 是一種新型半導體激光器。他們利用二維光柵結構線性和正交地散射光。這使得 PCSEL 成為一種反饋在平面內(nèi)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(wěn)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(shù)據(jù)速率、波長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(nèi)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(shù)據(jù)速率、波長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僅在一個設備中提供這三個關鍵特性中的兩個。

VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）以功率為代價換取低成本和高速。 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：

它們不使用 Bragg 堆疊結構，如 VCSEL（或者實際上是 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和應用。它們的功率是單模的，會隨著面積按比例增加，通過它們的 2D 結構和面內(nèi)反饋很容易實現(xiàn)。它們沒有 VCSEL 使用的氧化物孔徑，因此在制造時不需要專門的氧化爐.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 類似，我們的PCSEL可以在任何波長下制造，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(diào)制速率，具有巨大的數(shù)據(jù)速度優(yōu)勢實現(xiàn)高速， 1310nm 數(shù)據(jù)通信和1550nm 電信波長，必須通過減小尺寸來最小化半導體器件的模式體積。EEL具有較大的模式長度和較小的模式高度。VCSEL 的模式長度較小，但模式高度相對較大，因為模式會穿透布拉格堆棧。因此，盡管 VCSEL 可以實現(xiàn)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(shù)據(jù)通信和長途電信。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 具有類似于 VCSEL 的模式寬度和長度，但具有 EEL 的模式高度。這意味著對于 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。

鑒于我們實驗室RF信號發(fā)生器帶寬的限制（20G）屆時來我們實驗室只能展示到最大20G的調(diào)制速度。

如下是我們將會在7月慕尼黑光電展（Booth# 8.1F-214）帶來的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 特性來看，10W 的輸出功率具有 0.8W/A 的高斜率效率。已經(jīng)實現(xiàn)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(nèi)成功運行（請注意，測量溫度范圍受測量系統(tǒng)限制），固定電流注入下輸出功率的溫度依賴性平均為 -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性表明，在 -40 至 100°C 范圍內(nèi)可獲得全單模振蕩。激光波長的溫度依賴性小至 0.08nm/°C，優(yōu)于 FP-LD。可以通過串聯(lián)引入三元件陣列來提高斜率效率。