VCSEL lāzera diode

Salīdzinot EEL lāzerus ar VCSEL, ir dažas skaidras atšķirības, kas padara VCSEL daudzos veidos par izcilu tehnoloģiju.

Struktūra un funkcionalitāte:

Viena no ievērojamākajām atšķirībām ir to struktūrā. EEL lāzeri ir plāni, gari un izstaro gaismu no malas, kas ierobežo to mērogojamību un veiktspējas konsekvenci. No otras puses, VCSEL ir kompakti un izstaro gaismu no virsmas, padarot tos vieglāk masveidā ražot, vienlaikus saglabājot veiktspējas konsekvenci. Tas ir tāpat kā šaura salmiņa salīdzināšana ar plaši atvērtu piltuvi, un atšķirības dizainā var krasi ietekmēt funkcionalitāti.

Enerģijas efektivitāte:

Runājot par enerģijas patēriņu, VCSEL lāzeri ir tālu priekšā. Tie patērē daudz mazāk enerģijas nekā EEL lāzeri, padarot tos ideāli piemērotus lietojumiem, kuriem nepieciešama efektīva veiktspēja. Tas ir īpaši svarīgi datu centros un plaša patēriņa elektronikā, kur energoefektivitāte rada arvien lielākas bažas. Kāpēc tērēt enerģiju, ja jūs varat iegūt tādus pašus vai pat labākus rezultātus ar mazāku enerģiju?

Optisko sakaru veiktspēja:

VCSEL tehnoloģija gūst panākumus arī optisko sakaru jomā. VCSEL, kas spēj pārraidīt datus ātrāk un efektīvāk nekā EEL lāzeri, kļūst par izvēles risinājumu liela ātruma datu pārraidei. Tas ir svarīgi pasaulē, kas arvien vairāk paļaujas uz ātru un uzticamu datu apmaiņu.

Vertikālās dobuma virsmas izstarojošie lāzeri (VCSEL) piedāvā dažādas priekšrocības salīdzinājumā ar citiem lāzeru veidiem. Šīs priekšrocības ietver: Virsmas emisija, kas nodrošina dizaina elastību adresējamiem masīviem; Lāzera viļņa garuma atkarība no zemas temperatūras; Lieliska uzticamība; Vafeļu līmeņa ražošanas process. Šīs funkcijas padara VCSEL piemērotākus plašam lietojumu klāstam nekā tradicionālie malu izstarojošo diožu lāzeri un gaismas diodes. BrandNewTech VCSEL tehnoloģija ietver epitaksiālo struktūru un mikroshēmu dizainu, epitaksiālo augšanu, priekšgala un aizmugures apstrādi, iepakošanu un uzlabotu testēšanu un simulāciju. VCSEL mūsdienās ir iedibināts gaismas avots datu pārraidei īsa attāluma saitēs, starpsavienojumos un lokālajos tīklos (LAN, SANS utt.). Šajās lietojumprogrammās VCSEL ir ieslēgšanas/izslēgšanas modulācija digitālo signālu pārraidīšanai. Nesenais darbs pie VCSEL analogās modulācijas liecina, ka VCSEL ir piemēroti gaismas avoti arī RF un mikroviļņu signālu pārraidīšanai, piemēram, radio-over-fiber (RoF) tīklos, ko izmanto antenu tālvadībai mobilo sakaru sistēmās. Ir daudz vairāk priekšrocību: Augsta efektivitāte: VCSEL ir ļoti efektīvi un var radīt daudz gaismas ar salīdzinoši zemu ievades jaudu. Tas padara tos piemērotus dažādiem lietojumiem, kur energoefektivitāte ir svarīga. Zemas izmaksas: VCSEL ir salīdzinoši vienkārši ražot, tāpēc to ražošana ir lētāka nekā cita veida lāzeri. Zema siltuma ģenerēšana: VCSEL rada ļoti maz siltuma, tāpēc tie ir piemēroti lietošanai kompaktās ierīcēs, kur siltuma izkliede rada bažas. Augsta uzticamība: VCSEL ir augsta uzticamība un ilgs kalpošanas laiks, tāpēc tie ir piemēroti misijai kritiskām lietojumprogrammām, kur dīkstāve nav iespējama. Daudzpusība: VCSEL var konstruēt tā, lai tie darbotos dažādos viļņu garumos, un tos var modulēt lielā ātrumā, padarot tos piemērotus plašam lietojumu klāstam.

Uz VCSEL balstīti sensori var izmērīt attālumu un ātrumu trīs dimensijās, un tie jau tiek ražoti lielos daudzumos profesionāliem un patērētāju lietojumiem. Tas izmanto vairākus fiziskus principus: VCSEL tiek izmantoti kā infrasarkanais apgaismojums novērošanas kamerām. Lieljaudas bloki apvienojumā ar attēlveidošanas optiku nodrošina vienmērīgu ainu apgaismojumu simtiem metru diapazonā. Lidojuma laika metode izmanto impulsu VCSEL kā gaismas avotus vai nu kā intensīvus atsevišķus impulsus ar zemu darba ciklu, vai kā impulsu vilcienus. Sakarā ar jutību pret fona gaismu un spēcīgu signāla vājināšanos ar attālumu, attālumos līdz 100 metriem ir nepieciešama vairāku vatu lāzera jauda. VCSEL bloki nodrošina jaudas mērogojamību un var nodrošināt ļoti īsus impulsus ar lielāku jaudas blīvumu. Lietojumprogrammas ir dažādas, sākot no paplašinātas funkcionalitātes viedtālruņos līdz industriālajiem sensoriem līdz automobiļu LiDAR palīdzībai vadītājam un autonomai braukšanai. Pašsajaucošā interferometrija darbojas ar koherentiem lāzera fotoniem, kas tiek izkliedēti atpakaļ dobumā. Tāpēc tas ir nejutīgs pret apkārtējo gaismu. Šo metodi izmanto mērķa ātruma un attāluma mērīšanai ar ļoti augstu precizitāti attālumos līdz vienam metram. Viena režīma VCSEL ar integrētām fotodiodēm un režģa stabilizētu polarizāciju nodrošina ļoti kompaktus un rentablus produktus. Papildus labi zināmajām datoru ievadierīču lietojumprogrammām tiek pētītas arī jaunas lietojumprogrammas ar vēl lielāku precizitāti, piemēram, automobiļu zemes ātruma mērīšanai līdz 250 km/h. Visas mērīšanas metodes izmanto zināmās VCSEL īpašības, piemēram, robustumu, temperatūras stabilitāti un integrētās optikas un elektronikas iepakojuma iespējas. Tas padara VCSEL sensorus ideāli piemērotus jauniem liela mēroga lietojumiem patērētāju un automobiļu tirgos.

Pašlaik VCSEL galvenokārt izmanto datu sakaros. Paredzams, ka VCSEL tirgus ievērojami pieaugs, jo pieprasījums pēc viedtālruņiem, LiDAR, 5G un IoT ierīcēm un tehnoloģijām mainās un pieaugs. Tā kā ir ļoti viegli izveidot vairākus lāzerus vienā masīvā, VCSEL būs liels potenciāls izmantošanai šāda veida jaunās tehnoloģijās nākamo dažu desmitgažu laikā, ja vien jauda turpinās pieaugt vatos un kilovatos. Lai apmierinātu dizaina un veiktspējas vajadzības, jo īpaši nākamās paaudzes produktiem rūpnieciskajā un 3D sensorā būs nepieciešams liels VCSEL izvietojums. Ja divi vai trīs VCSEL ir apvienoti vienā mikroshēmā, tos var izmantot augstas precizitātes ātruma mērīšanai sensoru lietojumos. Piemēram, 2017. gadā izlaistajā iPhone X izmantoja trīs VCSEL, lai iespējotu sejas atpazīšanu. Izrāvienu produkti rodas, ja VCSEL vienā mikroshēmā vienlaikus tiek apvienoti tūkstošos vai pat miljonos. Desmit tūkstoši VCSEL, kas apvienoti kopā, ļautu patērētājiem plaši izmantot LiDAR tehnoloģiju, piemēram, pašbraucošām automašīnām.