光谱学在VCSEL技术展开中的应用

发布时间:2019-08-02 08:20:22


 

垂直腔面发射激光器(VCSEL具有超越发光二极管(LED)和边缘发射激光器(EEL)的个便宜,因而在近期的许众技术晋升中发挥主要感化,并且总有新的应用被发觉

VCSEL集成商和修筑商对VCSEL进行测试需求具有高分辨率,高速触发呼应和较短积分时间的光谱仪。 Avantes能够支持 VCSEL检测技术的光谱仪供应商。

 

 





VCSEL机关简介


Design and scheme of DP-VCSEL
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垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种基于半导体技术的光源,可以采用分子束外延(MBE)或金属有机化学气相沉积(MOCVD等尺度薄膜沉积技术在砷化镓(GaAs晶片上沉积薄膜来进行大规模生产VCSEL从其上表面发射关连光束。

VCSEL由平行于晶片表面的两个高反射分布式布拉格反射镜(DBR)组成,该反射镜由高折射率层交替制成,能够产生强反射。DBR时时被掺杂以变成二极管结并用于传递载波信号到达有源区域中产生受激辐射(激光)。

有源激光介质的感化是提供光反响并夸张反射基质之间振荡的光。在某个电流值下,往返增益会大于往返损耗,此时载波信号就会穿过有源激光介质变成激光。 因为VCSEL垂直取向的增益区域比其他半导体激光器所需的增益区域小,因此VCSEL激光器产生激光传播的阈值电流就会低所以具有低折射率的DBR可以用于耦合关连光发射。





VCSEL 的优势


Molecular Beam Epitaxy System
By ENERGY.GOV [Public domain],

与边缘发射激光器相比,VCSEL激光器的垂直腔安插具有几个便宜。 边缘发射激光器在沉积工艺完成并从晶片上模切成器件之前是不能进行测试的。 一旦晶片或薄膜中糊口缺陷,就会浪费修筑时间和材料。 VCSEL不但可以使用一般半导体薄膜沉积步调进行大批量生产,而且可以在生产的各个阶段进行测试,搜集一切晶片进行测试,如许就可以在一个三英寸晶片上同时对上千个VCSEL进行测试,从而提高生产功效,并众数了生产成本(Finisar myvcsels.com)。

VCSEL安插的另一个好处是能够将众个元件纠合成二维阵列以引申输出功率,同时其较大的输出孔径所带来的较小发散角还可以使它更好地与光纤耦合。

因为采用分布式布拉格反射器(DBR)而导致的产生激光传播的阈值电流的众数,使VCSEL能够完成高功率输出,而且相比其他激光器/发光器件会破钞更的功率。波长可调性是VCSEL的另一个特征,它是借助于微电子系统的扶助来调理有源区中反射层的厚度来完成的。

 

当前VCSEL技术的应用

自从VCSEL推出的40年里,已经在数百个行业和墟市中找到了无数的应用,今天我们的周围到处都是VCSEL VCSEL要害成效之一是信号统治,具体可以表现为通信或传感。

 

 

 

 

Pulse oximeter
By Quinn Dombrowski from Berkeley, USA
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光纤通信在很大程度上依靠于在1310nm1550nm波段VCSEL的信号统治手艺,用于提供变成电磁载波的光脉冲,在调制后来头领电话,电缆和因特网(Larson)的信号。

很世人都分外熟悉的VCSEL用途是教唆机上的激光鼠标(VCSEL Wiki),另外一些常睹应用搜集激光打印机,微型原子钟,移动发觉中的面部识别以及配备VCSEL车辆的防撞系统(VCSEL Wiki)。

 

 

VCSEL的未来

美国圣母大学电气工程系的KitsmillerDummerJohnson等人商量了使用近红外可调谐VCSEL的频域漫射光谱(fd-DOS)技术,并征战了小型化可进行高分辨率深部构造扫描的非侵入生物医学成像系统 

随着无损检测技术的提高,特为是可穿戴传感器在技术上受到商用化微型光源的限度,该微型光源需求能够在650-1350nm之间的第一生物诊断窗口中产生关连的近红外光。 引申光谱辉煌棋牌可以提高测量精度、空间分辨率和聪敏度,但引申奇特的激光器或LED组件则会扩展系统的尺寸和繁杂性,从而与征战手持式和可穿戴传感器及监控发觉的目标相悖,VCSEL则统治了这个题目。

 

 

Avantes光谱仪在 VCSEL 生产和测试中的应用

很众VCSEL修筑商和集成商都使用Avantes公司的AvaSpec光谱仪来测试VCSEL的效用,时时AvaSpec-ULS3648-USB2AvaSpec-ULS4096CL-EVO和新型Mini4096CL光谱仪用于VCSEL测试。许众客户发觉Avantes光谱仪在VCSEL的许众常规测试中可以替代昂贵的光谱明晰仪(OSA)。因为目前生产的人人数VCSEL都是位于近红外波段,因此Avantes的光谱仪都会采用闪动波长在近红外波段的高分辨率光栅(12001800线对数)。被测VCSEL的高固有功率允诺光谱仪使用510微米的狭缝以达到高分辨率,但可能会导致一定程度上的信号衰减。Avantes光谱仪被客户称赞的主要优势搜集高分辨率,高聪敏度,高像素数,软件易于集成,可以完成高速测试。

Wafer Probing By MarTek, Inc. [],

在这个应用中,Avantes光谱仪被用于测量VCSEL的各种典范参数,搜集光谱峰值波长,质心波长,侧模抑制比,半高全宽(FWHM)和RMS光谱带宽。一些VCSEL采用脉冲职分要领,这时AvaSpec光谱仪的时序测量手艺使之适应测量这种典范的VCSEL AS5216 USB2电路板和AS7010 USB3 /以太网电路板都能够发送TTL信号或摄取TTL触发信号,以掌握采集脉冲信号的时序参数

Avantes还有众样的采集附件用于VCSEL测量,除了尺度光纤跳线外,还有余弦革新器和积分球,可以针对各种尺寸和功率的VCSEL提供其发光特征测试希望

 


结论

Avantes光谱仪提供了可替代OSA光谱明晰仪的低成本VCSEL测试统治希望。AvaSpec光谱仪的高分辨率、高聪敏度和高速测量特征使它分外适应于VCSEL测量,AvantesDLL动态链接库可以集成到VCSEL的生产软件中。假如您想相识为什么这么众VCSEL和半导体生产商和集成商都选用Avantes的光谱仪,请联系Avantes China公司010-84574045/4046