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半導體激光器

垂直腔麵發射激光器簡介(一)

星之球激光 來源:佳工機電網2013-03-16 我要評論(0 )   

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...

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。

 

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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