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側發光激光芯片依靠襯底晶體的解離面作為諧振腔面,在大功率以及高新能要求的芯片上技術已經成熟,但是也存在很多不足,例如激光性能對腔面的要求較高,不能用常規的晶圓切割,比如砂輪刀片、激光切割等。

 

在實際生產中測試環節又特別麻煩,需要解離成bar條才能繼續測試,這個需要消耗切片的生產能力。

因此很多人想研發出面發射激光器芯片。

 

刻蝕45°鏡面反射側出光。發射特性完全依賴于內部反射鏡的傾斜角度和平整度,工藝制作困難,并有光束畸變等問題,早期很多人研究,也有用Mems做鏡面的研究,但是很難量產。

 

這是一種高階耦合光柵的SELD,盡管可以獲得發散角較小的窄細光束,但是其發射界面呈條狀結構,由于布拉格反射作用,其縱模選擇性好,可以實現動態單縱模工作,但是其發射光的大部分進入襯底,使效率大大降低,而且激光束的反射角度隨著波長而變化。

 

第三種就是Vcsel芯片,其有源區直徑和腔長只有微米級,容易實現低Ith,微安電流的級別。

具有高的微分量子效率,光束發散角很小,也易于光纖耦合,同時具備良好的動態單縱模和空間發射模特性。

  Vcsel的發射波長取決于外延生長,而不是完全有材料和芯片工藝決定,也因此比較容易實現發射波長的準確控制?？梢灾苽涑鰒csel陣列,而且可以實現在晶圓表面直接測試。

 

高功率VCSEL研發的難點主要在于發光孔增多的情況下,如何處理熱效應的問題。對此乾照光電在外延方向上優化外延量子阱,提高內量子效率,以及優化外延材料的熱阻,改善器件散熱特性;在芯片方向通過優化芯片設計結構,提高光電效率。

目前國內Vcsel的產業鏈已經趨于成熟,晶圓也可以做到6inch的規模,也有在準備8英寸的跡象了。但是長波長比如1310nm1550nm的vcsel芯片目前還面臨很多問題,因為其需要更厚的DBR層。