VCSEL激光二极管的优点和分类。
时间:2025-04-17
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VCESL的全称是垂直腔面发射激光器，它是一种半导体激光器结构，其中在垂直于半导体外延晶片的方向上形成光学谐振腔，并且发射的激光束垂直于衬底的表面。与LED和边缘发射激光器EEL相比，VCSEL在精度、小型化、低功耗和可靠性方面具有优势。
产品优势
与其他半导体激光器的性能相比，VCSEL的优点如下：
1.出射光束为圆形，发散角小，易于与光纤等光学元件耦合，效率高。
2.可实现高速调制，可应用于长距离、高速光纤通信系统。
3.有效面积小，易于实现单纵模和低阈值操作。
4.电光转换效率可大于50%，预期使用寿命为100000小时以上。
5.易于实现二维阵列，适用于并行光学逻辑处理系统，实现高速、大容量数据处理，可应用于大功率器件。
6.芯片可以在器件封装前进行测试，产品可以进行筛选，大大降低了产品的成本。
7.可应用于层压光学集成电路，也可采用微机械等技术。
分类
1.按结构分类
VCSEL器件根据其结构分为顶部发射结构和底部发射结构。
顶部发射结构使用MOCVD技术在n型GaAs基板上生长，使用DBR作为激光腔镜，量子阱有源区夹在n-DBR和p-DBR之间。
底部发射结构通常用于产生976-1064nm波段。通常将基板减薄至小于150μm以减少基板的吸收损失，然后生长一层抗反射涂层以提高激光束的质量。最后，将增益芯片安装在散热器上。
2.按用途分类
VCSEL根据应用可分为PS系列、TOF系列、SL系列。
PS系列VCSEL是一种低功耗VCSEL芯片，可用于接近传感器领域，以取代传统的LED光源。应用领域包括短距离传感、3D传感、生物医学等。
TOF系列VCSEL可以通过飞行时间传感技术（D-TOF、i-TOF）恢复光源的3D形状，其应用领域包括人脸识别、辅助相机、激光雷达、AR/VR等。
SL系列VCSEL是一种结构光（SL）VCSEL激光器，它通过分析被照射物体的反射光点的变形来计算物体的距离、形状和其他信息。应用领域包括人脸识别、AR/VR等。
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