VCSEL (Vertical cavitiy surface emitting laser)은 제조된 웨이퍼 표면에서 원뿔 모양 빔의 라이트를 수직 방출하는 레이저 다이오드입니다. VCSEL은 칩의 하나 또는 두 측면에서 라이트를 방출하는 기존의 에지 방출 레이저에 비해 많은 장점을 제공합니다. 산업 시장이든 소비자 환경이든 상관없이 – VCSEL은 다양한 파장에서 사용할 수 있습니다. 표준 파장은 760 nm, 850 nm 및 940 nm 범위에 있습니다.
TRUMPF VCSEL의 장점
VCSEL은 무엇이며 다른 레이저 다이오드와 비교하여 어떤 장점을 제공합니까? VCSEL Array의 특별한 기능을 가능하게 하는 구조는 무엇입니까? 이 페이지에서 두 가지 유형의 VCSEL과 산업 및 소비자 환경에서 레이저 다이오드의 일반적인 응용 분야에 대한 모든 세부 정보를 확인할 수 있습니다.
VCSEL(Vertical cavitiy surface emitting laser)이란?
VCSEL은 어떤 장점을 제공합니까?
최적화된 빔 프로파일
가우스일 수도 있는 원형 빔, 낮은 빔 발산각 및 다양한 라이트 모드(멀티모드 및 싱글모드)는 VCSEL을 다양한 앱에 적합하게 합니다.
첨단 기술 응용 프로그램에 적합
높은 변조 속도, 빔 품질 및 에너지 효율로 인해 VCSEL Array는 3D 센서 시스템, LiDAR 또는 광 데이터 통신과 같은 하이테크 애플리케이션에 이상적입니다.
공간 및 비용 절약
수직으로 방출하는 레이저를 통해 최대 조형 체적을 절약할 수 있고 하나의 칩에 많은 이미터가 있는 어레이를 구현할 수 있습니다. 이로 인해 웨이퍼 레벨에서 많은 양을 제조하고 테스트할 수 있습니다.
높은 에너지 효율
매우 낮은 밀리와트 범위에서 VCSEL의 에너지 소비는 모바일 앱에서 또는 데이터 센터에서 사용될 때도 전력 소비를 동시에 크게 줄이면서 매우 효율적인 작동을 가능하게 합니다.
짧은 상승 및 하강 시간
짧은 상승 및 하강 시간으로 인해 VCSEL로 매우 빠른 펄스 모드를 구현할 수 있습니다. 이 점은 특히 광 데이터 통신 및 Time-Of-Flight (ToF) 시스템에서의 사용에 중요합니다.
좁은 대역의 스펙트럼 발광
VCSEL은 매우 좁은 대역폭으로 스펙트럼 발광을 가능하게 합니다.
간단한 수직 통합
수직 발광으로 인해 편광 안정화 요소 또는 마이크로 광학장치와 같은 추가 기능을 쉽게 통합할 수 있습니다.
VCSEL 작동 방식
VCSEL은 연속적으로 성장한 많은 에피택셜층으로 구성됩니다. 상단층은 전류 주입을 위한 접촉층 역할을 합니다. 그 아래에 두 미러 중 첫 번째 미러가 나옵니다. 이 미러는 탄소로 도핑되어 있으며 알루미늄 함량이 서로 다른 AlGaAs의 여러 층으로 구성됩니다. 상단 미러의 반사율은 일반적으로 약 99%입니다.
상단 미러 다음에 산화물 셔터가 나옵니다. 이 셔터는 습식 산화에 의해 부분적으로 부동태화되는 알루미늄 함량이 높은 재료로 구성됩니다. 산화물 셔터의 내부 (비 부동태화) 부분은 전류 수축 및 광학 가이드에 사용됩니다. 산화물 셔터는 VCSEL의 수많은 중요한 전기 광학 파라미터를 정의합니다.
활성 존에는 양자우물이 있습니다. 이 양자우물은 출력 증폭에 사용됩니다.
활성 존 아래에는 실리콘으로 도핑된 두 번째 미러가 있고 상단 미러보다 훨씬 두껍습니다. 이 두 번째 미러는 가능한 한 모든 라이트를 활성 존으로 다시 미러링시키는 역할을 합니다. 하단 미러의 반사율은 일반적으로 약 99,9%입니다.
싱글모드 VCSEL vs 멀티모드 VCSEL: 차이점은 무엇입니까?
현재 두 가지 유형의 VSCEL이 있습니다: 싱글모드 VSCEL 및 멀티모드 VSCEL. 싱글모드 VCSEL은 스펙트럼 순도가 높은 라이트 빔을 생성하고 멀티모드 VCSEL보다 더 낮은 발산과 더 높은 일관된 출력을 가지고 있습니다. 싱글모드 VCSEL은 특히 수많은 산업용 센서 앱에서 자주 발견되는 반면, 초소형 멀티모드 VCSEL은 주로 모바일 소비자 앱 및 고집적 센서에 사용됩니다.
VCSEL Array의 일반적인 응용 분야는 무엇입니까?
Time-of-Flight (ToF)
간격센서, 레이저 오토 포커스 또는 고정밀 깊이 센서 시스템에 상관없이 – 소형 VCSEL Array는 수 밀리미터에서 수 미터의 측정에 적합하며 특히 스마트폰 응용 프로그램에 적합합니다.
구조화된 라이트
표면에 도트 패턴 형태의 구조화된 광을 방출하는 VCSEL을 사용하면, 주어진 패턴을 고정밀도로 매핑하고 인식할 수 있습니다. 따라서 라이트 다이오드는 스마트폰 잠금해제 시 얼굴 인식에, 모바일 결제 시 또는 문 열림 시 보안 감지에 중요한 역할을 합니다.
산업용 센서
환경에서 입자가 감지되는 산소 센서와 연결하든 또는 고정밀 포지셔닝에 사용되는 광학 엔코더에서든: 완전히 밀폐된 TO 하우징에서의 싱글모드 VCSEL은 열악한 운전조건에서도 견딜 수 있습니다.
LiDAR
VCSEL Array는 LiDAR 애플리케이션에 매우 적합합니다. 광 펄스의 매우 짧은 상승 시간과 하강 시간은 높은 최대 출력을 갖는 초단 펄스를 가능하게 하여 더 먼 거리 측정에 기여합니다. 시스템 출력은 VCSEL Array에서 서로 다른 세그먼트의 주소 지정 가능성으로 인해 현저히 향상될 수 있습니다. 따라서 VCSEL은 미래 자율주행에서 중요한 역할을 할 것입니다.
유리 섬유를 통한 광 데이터 통신
VCSEL 솔루션 및 포토다이오드 솔루션을 통해 코딩된 신호를 송신하고, 다른 쪽 끝에서 수신하여 최종적으로 전기 신호로 디코딩할 수 있습니다. 여기서 컴포넌트의 고성능과 신뢰성은 매우 중요합니다.
산업용 열처리 (VCSEL 가열 시스템)
접합, 용접, 건조, 밀봉, 연화 또는 가열과 같은 수많은 산업 응용 분야는 고전력 VCSEL 가열 시스템으로 해결할 수 있습니다. VCSEL 어레이를 기반으로 하는 빔 소스는 방향성, 파장 선택적 적외선 방사로 넓은 면적을 가열할 수 있습니다.
상담 요청하기