Dioda laser VCSEL

Când comparăm laserele EEL cu VCSEL, există câteva diferențe clare care fac din VCSEL o tehnologie superioară în multe privințe.

Structură și funcționalitate:

Una dintre cele mai notabile diferențe este în structura lor. Laserele EEL sunt subțiri, lungi și emit lumină de la margine, ceea ce le limitează scalabilitatea și consistența performanței. VCSEL-urile, pe de altă parte, sunt compacte și emit lumină de la suprafață, făcându-le mai ușor de produs în masă, menținând în același timp consistența performanței. Este ca și cum ai compara un pai îngust cu o pâlnie larg deschisă, iar diferența de design poate avea un impact drastic asupra funcționalității.

Eficiență energetică:

Când vine vorba de consumul de energie, laserele VCSEL sunt cu mult înainte. Acestea consumă mult mai puțină energie decât laserele EEL, făcându-le ideale pentru aplicații care necesită performanță eficientă. Acest lucru este deosebit de important în centrele de date și electronicele de larg consum, unde eficiența energetică este o preocupare tot mai mare. De ce să irosești energie când poți obține rezultate identice sau chiar mai bune cu mai puțină energie?

Performanța comunicațiilor optice:

Tehnologia VCSEL face, de asemenea, explozie în domeniul comunicațiilor optice. Capabile să transmită date mai rapid și mai eficient decât laserele EEL, VCSEL-urile devin soluția de alegere pentru transmisia de date de mare viteză. Acest lucru este semnificativ într-o lume care se bazează tot mai mult pe schimbul de date rapid și fiabil.

Laserele cu emisie de suprafață cu cavitate verticală (VCSEL) oferă diverse avantaje față de alte tipuri de lasere. Aceste avantaje includ: Emisia de suprafață, oferind flexibilitate de proiectare pentru rețele adresabile; Dependența de temperatură scăzută a lungimii de undă laser; Fiabilitate excelentă; Proces de fabricație la nivel de plachetă. Aceste caracteristici fac VCSEL-urile mai potrivite pentru o gamă largă de aplicații decât laserele și LED-urile tradiționale cu diode emițătoare de margine. Tehnologia BrandNewTech VCSEL include structura epitaxială și designul cipului, creșterea epitaxială, procesarea front-end și back-end, ambalarea și testarea și simularea avansată. VCSEL este, astăzi, o sursă de lumină consacrată pentru transmisia de date în legături pe distanțe scurte, interconexiuni și rețele locale (LAN, SANS etc.). În aceste aplicații, VCSEL este modulat on-off pentru transmisia de semnale digitale. Lucrările recente privind modularea analogică a VCSEL-urilor indică faptul că VCSEL-urile sunt surse de lumină adecvate și pentru transmiterea de semnale RF și microunde în, de exemplu, rețelele radio-over-fibre (RoF) utilizate în telecomandarea antenei în sistemele celulare pentru comunicații mobile. Există mult mai multe avantaje: Eficiență ridicată: VCSEL-urile sunt foarte eficiente și pot produce o mulțime de lumină cu putere de intrare relativ scăzută. Acest lucru le face potrivite pentru o varietate de aplicații în care eficiența energetică este importantă. Cost scăzut: VCSEL-urile sunt relativ simple de fabricat, deci sunt mai puțin costisitoare de produs decât alte tipuri de lasere. Generare scăzută de căldură: VCSEL-urile generează foarte puțină căldură, ceea ce le face potrivite pentru utilizarea în dispozitive compacte în care disiparea căldurii este o problemă. Fiabilitate ridicată: VCSEL-urile au o fiabilitate ridicată și o durată de viață lungă, făcându-le potrivite pentru aplicații critice în cazul în care timpul de nefuncționare nu este o opțiune. Versatilitate: VCSEL-urile pot fi proiectate pentru a funcționa la o varietate de lungimi de undă și pot fi modulate la viteze mari, făcându-le potrivite pentru o gamă largă de aplicații.

Senzorii bazați pe VCSEL pot măsura distanța și viteza în trei dimensiuni și sunt deja produși în cantități mari pentru aplicații profesionale și consumatori. Utilizează mai multe principii fizice: VCSEL-urile sunt folosite ca iluminare în infraroșu pentru camerele de supraveghere. Matricele de mare putere combinate cu optica de imagistică asigură o iluminare uniformă a scenelor pe o gamă de sute de metri. Metoda timpului de zbor utilizează VCSEL-uri în impulsuri ca surse de lumină, fie ca impulsuri intense individuale cu un ciclu de lucru scăzut, fie ca trenuri de impulsuri. Datorită sensibilității la lumina de fundal și a atenuării puternice a semnalului cu distanța, sunt necesare puteri laser de câțiva wați la distanțe de până la 100 de metri. Matricele VCSEL permit scalabilitatea puterii și pot furniza impulsuri foarte scurte la densități de putere mai mari. Aplicațiile variază de la funcționalitatea extinsă a smartphone-urilor la senzori industriali până la LiDAR auto pentru asistența șoferului și conducerea autonomă. Interferometria cu auto-amestecare funcționează cu fotoni laser coerenți care sunt împrăștiați înapoi în cavitate. Prin urmare, este insensibil la lumina ambientală. Metoda este utilizată pentru a măsura viteza și distanța țintei cu o precizie foarte mare pe distanțe de până la un metru. VCSEL-urile monomod cu fotodiode integrate și polarizare stabilizată prin rețea permit produse foarte compacte și rentabile. Pe lângă aplicațiile binecunoscute ale dispozitivelor de intrare pe computer, sunt investigate și noi aplicații cu o precizie și mai mare, cum ar fi pentru măsurarea vitezei la sol pentru autovehicule de până la 250 km/h. Toate metodele de măsurare exploatează proprietățile VCSEL cunoscute, cum ar fi robustețea, stabilitatea temperaturii și potențialul pentru ambalarea optică și electronică integrată. Acest lucru face ca senzorii VCSEL să fie ideali pentru noile aplicații la scară largă pe piețele de consum și de automobile.

În prezent, VCSEL-urile sunt utilizate în principal în comunicațiile de date. Piața VCSEL este de așteptat să crească semnificativ pe măsură ce cererea de smartphone-uri, dispozitive și tehnologii LiDAR, 5G și IoT se schimbă și crește. Deoarece este foarte ușor să faci mai multe lasere pe o singură matrice, VCSEL-urile vor avea un potențial mare de utilizare în aceste tipuri de tehnologii emergente în următoarele câteva decenii, atâta timp cât puterea continuă să crească în wați și kilowați. Produsele de ultimă generație în sensul industrial și 3D, în special, vor necesita implementări mari de VCSEL pentru a satisface nevoile de proiectare și performanță. Când două sau trei VCSEL sunt combinate pe un singur cip, acestea pot fi utilizate pentru măsurarea vitezei de înaltă precizie în aplicațiile de detectare. De exemplu, iPhone X lansat în 2017 a folosit trei VCSEL pentru a permite recunoașterea facială. Produsele inovatoare apar atunci când VCSEL-urile sunt combinate în mii sau chiar milioane la un moment dat pe un singur cip. Zece mii de VCSEL combinate ar permite adoptarea pe scară largă de către consumatori a tehnologiei LiDAR, cum ar fi pentru mașinile cu conducere autonomă.