Ein VCSEL (Vertical cavitiy surface emitting laser) một đi-ốt laser phát ra ánh sáng trong chùm tia hình nón theo phương thẳng đứng từ bề mặt của tấm wafer được sản xuất. VCSEL mang lại nhiều ưu điểm hơn so với laser phát xạ cạnh truyền thống, phát ánh sáng từ một hoặc hai sườn của chip. Dù là cho thị trường công nghiệp hay cho môi trường tiêu dùng - VCSEL có sẵn ở các bước sóng khác nhau. Các bước sóng tiêu chuẩn nằm trong khoảng 760 nm, 850 nm và 940 nm.
Ưu điểm của TRUMPF VCSEL
VCSEL là gì và nó có những ưu điểm gì so với các điốt laser khác? Cấu trúc nào cho phép thực hiện chức năng đặc biệt của VCSEL Arrays ngay từ đầu? Trên trang này, bạn cũng có thể tìm hiểu thêm về hai loại VCSEL và tất cả chi tiết về các lĩnh vực ứng dụng điển hình cho điốt laser trong môi trường công nghiệp và tiêu dùng.
VCSEL (Vertical cavitiy surface emitting laser) là gì?
VCSEL có ưu điểm gì?
Tiết diện chùm tia được tối ưu hóa
Hình dạng chùm tia tròn, thậm chí có thể là Gauss, sự phân kỳ chùm tia nhỏ và các chế độ ánh sáng khác nhau (Đa chế độ và một chế độ) xác định VCSEL cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Hoàn hảo cho các ứng dụng công nghệ cao
Do tốc độ điều biến cao, chất lượng chùm tia và hiệu quả năng lượng, mà VCSEL Arrays lý tưởng cho các ứng dụng công nghệ cao như cảm biến 3D, LiDAR hoặc truyền thông dữ liệu quang học.
Tiết kiệm không gian và chi phí
Với các laser phát xạ theo chiều dọc, có thể tiết kiệm không gian và có thể thực hiện các dãy với nhiều bộ phát xạ trên một chip. Do đó, có thể sản xuất và thử nghiệm với số lượng lớn ở cấp độ wafer
Hiệu quả năng lượng cao
Mức tiêu thụ công suất của VCSEL trong dải miliwatt cực thấp cho phép vận hành hiệu quả trong các ứng dụng di động hoặc khi được sử dụng trong các trung tâm dữ liệu với mức tiêu thụ điện giảm đáng kể.
Thời gian tăng và giảm nhanh
Nhờ thời gian tăng và giảm nhanh, chế độ xung cực nhanh có thể được thực hiện với VCSEL. Điều này đặc biệt quan trọng để sử dụng trong truyền dữ liệu quang học và trong hệ thống Time-Of-Flight (ToF).
Phát xạ ánh sáng quang phổ dải hẹp
VCSEL cho phép phát xạ ánh sáng quang phổ với băng thông cực kỳ hẹp.
Tích hợp dọc dễ dàng
Do sự phát xạ ánh sáng theo phương thẳng đứng, các tính năng bổ sung như phần tử ổn định phân cực hoặc vi quang học có thể được tích hợp dễ dàng.
Đây là cách VCSEL hoạt động
VCSEL bao gồm nhiều lớp epitaxy liên tiếp. Lớp trên cùng đóng vai trò là lớp tiếp xúc cho quá trình nội xạ dòng. Gương đầu tiên trong số hai gương dưới đây. Đây là loại carbon pha tạp và bao gồm nhiều lớp AlGaA với hàm lượng nhôm khác nhau. Hệ số phản xạ của gương trên cùng thường vào khoảng 99 phần trăm.
Sau gương trên cùng là tấm oxit. Nó bao gồm vật liệu có hàm lượng nhôm cao mà một phần bị thụ động hóa bởi quá trình oxy hóa ướt. Phần bên trong (không thụ động) của tấm oxit được sử dụng để thu hẹp dòng điện và dẫn hướng quang học. Tấm oxit xác định nhiều thông số điện quang quan trọng của VCSEL.
Vùng hoạt động chứa các giếng lượng tử. này dùng để tăng cường công suất.
Bên dưới vùng hoạt động là gương thứ hai, được pha tạp silicon và dày hơn đáng kể so với gương trên. Nó dùng để phản xạ ánh sáng càng nhiều càng tốt vào vùng hoạt động. Hệ số phản xạ của gương dưới là khoảng 99,9 phần trăm.
VCSEL một chế độ so với VCSEL đa chế độ: Sự khác biệt là gì?
Hiện tại có hai loại VCSEL: VCSEL một chế độ và VSCEL đa chế độ. VCSEL một chế độ tạo ra chùm tia sáng có độ tinh khiết phổ cao và có độ phân kỳ thấp hơn và hiệu suất cố kết cao hơn so với VCSEL đa chế độ. Trong khi các VCSEL một chế độ thường được tìm thấy trong nhiều ứng dụng cảm biến công nghiệp, các VCSEL đa chế độ cực nhỏ gọn chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng tiêu dùng di động và các hệ thống cảm biến tích hợp cao.
Các ứng dụng điển hình của VCSEL Arrays là gì?
Time-of-Flight (ToF)
Dù là cho cảm biến khoảng cách, lấy nét tự động bằng laser hay cảm biến độ sâu chính xác cao - VCSEL Arrays nhỏ gọn phù hợp với các phép đo từ vài mm đến vài mét và đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng điện thoại thông minh.
Ánh sáng được cấu trúc
Với VCSELs, truyền ánh sáng có cấu trúc lên bề mặt dưới dạng chấm, các mẫu cụ thể có thể được minh họa và nhận dạng với độ chính xác cao. Các đi-ốt phát sáng đóng một vai trò quan trọng trong việc nhận dạng khuôn mặt khi mở khóa điện thoại thông minh, để phát hiện bảo mật khi thanh toán di động hoặc khi mở cửa
Các hệ thống cảm biến công nghiệp
Cho dù kết nối với cảm biến oxy, nơi phát hiện các phân tử trong môi trường xung quanh hay ở các bộ mã hóa quang học, bạn có thể sử dụng để định vị chính xác cao: VCSEL một chế độ trong vỏ TO kín chịu được những điều kiện hoạt động khắc nghiệt nhất.
LiDAR
VCSEL Arrays rất phù hợp cho các ứng dụng LiDAR. Thời gian tăng và giảm cực ít của các xung quang học có thể tạo ra các xung cực ngắn với công suất đỉnh cao, do đó giúp đo khoảng cách lớn hơn. Công suất hệ thống có thể được tăng lên đáng kể nhờ khả năng định địa chỉ của các phân đoạn khác nhau trên VCSEL Arrays. Do đó, VCSEL sẽ đóng một vai trò quan trọng trong lái xe tự động trong tương lai.
Truyền dữ liệu quang học qua sợi quang
Thông qua các giải pháp VCSEL và đi-ốt quang, một tín hiệu được mã hóa có thể được gửi, nhận ở đầu kia và cuối cùng được giải mã thành tín hiệu điện. Hiệu suất cao và độ tin cậy của các thành phần là rất quan trọng.
Nhiệt luyện công nghiệp (Hệ thống gia nhiệt VCSEL)
Nhiều ứng dụng công nghiệp như lắp ghép, hàn, làm khô, hàn kín, làm mềm hoặc gia nhiệt có thể được giải quyết bằng hệ thống gia nhiệt VCSEL công suất cao. Các nguồn tia laer dựa trên VCSEL-Array có thể làm nóng các khu vực rộng với bức xạ hồng ngoại có hướng, chọn lọc bước sóng.
Liên hệ