垂直腔麵發射激光器(VCSEL)是一個(ge) 相對較新的半導體(ti) 激光器的類型,VCSEL的首次在20世紀80年代中期發明的。 VCSEL的很快,獲得了作為(wei) 一個(ge) 卓越的技術為(wei) 短距離應用,如光纖通道,以太網和內(nei) 部係統的連接等聲譽。然後,VCSEL的商業(ye) 可用性(1996)首兩(liang) 年內(nei) ,成為(wei) 局域網的首選技術,有效地取代了邊發射激光器。這一成功主要是由於(yu) VCSEL的降低了製造成本和高可靠性的邊緣發射器相比。
VCSEL的結構
半導體(ti) 激光器包括在彼此頂部生長在基板上(“EPI”)的半導體(ti) 材料層。 VCSEL和邊緣發射器,這種增長是典型的分子束外延(MBE)或有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)增長反應堆。相應增長晶圓處理單個(ge) 設備。
在VCSEL,活性層是夾在兩(liang) 個(ge) 高反射率的幾個(ge) 四分之一波長厚層交替的高和低折射率半導體(ti) 鏡(稱為(wei) 分布式布拉格反射鏡,或DBRS)。這些反射鏡的反射率通常範圍在99.5--99.9%。因此,光垂直振蕩設備的頂部(或底部),並通過層層逃脫。無論是富鋁層的選擇性氧化,離子注入,或者對於(yu) 某些應用,通常是通過電流和/或光學禁閉。的VCSEL可設計為(wei) “頂部發光”(EPI /空氣界麵)或“自下而上排放”,其中“結點”焊接散熱更有效率,例如要求的情況下(通過透明基板)。
相比之下,邊發射器是由切塊從(cong) 晶圓的切割酒吧。由於(yu) 空氣和半導體(ti) 材料之間的對比折射指數高,兩(liang) 個(ge) 裂麵作為(wei) 鏡子。因此,在邊緣發射器的情況下,光振蕩平行的層和逃逸副作用的方法。這個(ge) 簡單的VCSEL和邊緣發射極之間的結構性差異,具有重要的意義(yi) 。由於(yu) #p#分頁標題#e#VCSEL的種植,加工和測試,同時仍然在晶圓形式,有顯著的經濟能力進行並行處理設備,即設備的利用率和產(chan) 量最大化,成立時間和勞動含量的規模最小化。在一個(ge) VCSEL的情況下,鏡子和活躍的地區依次堆放沿Y軸外延生長期間。 VCSEL的晶片接著形成的電子觸點,通過蝕刻和金屬化步驟。此時晶圓去測試個(ge) 人激光設備的特點是一個(ge) 傳(chuan) 遞失敗的基礎上。最後,晶圓是肉丁和分級或者更高級別的裝配的激光器(通常> 95%)或報廢(通常<5%)。
在一個(ge) 簡單的法布裏 - 珀羅邊緣發射的成長過程中也會(hui) 發生沿Y軸,但隻創造了活躍的地區如鏡塗料後沿Z軸。晶圓外延式增長後,經過金屬化步驟,隨後沿X軸切割,形成了一係列的晶圓條。晶圓條,然後堆放和裝入塗層夾具。然後塗上晶圓條的Z軸邊緣形成設備的鏡像。這種塗料是一種邊緣發射器的關(guan) 鍵工藝步驟,任何塗料的不完善將導致在早期由於(yu) catastrophical光學損傷(shang) (COD)的設備和災難性的失敗。這種塗層的步驟後,晶圓條肉丁,形成離散激光芯片,然後再安裝到運營商。最後,激光設備進入測試。同樣重要的是要明白,VCSEL的消耗更少的材料:在一個(ge) 3英寸晶圓的情況下,激光製造商可興(xing) 建約15000 VCSEL器件或類似的權力水平的約4000名邊緣發射器。除了這些優(you) 勢,VCSEL的也表現出優(you) 良的動態性能,如低閾值電流(幾微安),噪音低,操作和高速數字調製(10 GB /秒)。此外,盡管VCSEL的一直局限於(yu) 低功耗應用 - 在最幾毫瓦特 - 他們(men) 的內(nei) 在潛力的生產(chan) 加工大2 - D數組非常高的權力。相比之下,邊發射器不能處理的2 - D陣列。
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