高功率新型半导体PCSEL激光器 - 筱晓光子

PCSEL 是激光生产的未来

PCSEL 是一种新型半导体激光器。他们利用二维光栅结构线性和正交地散射光。这使得 PCSEL 成为一种反馈在平面内而光发射在平面外的激光器，从激光器的顶面发出。

平面外、正交、表面发射为激光器提供了巨大的成本优势，因为它使它们易于封装并集成到 PCB 和电子组件中。我们的 2D 光栅结构（光子晶体）启用并稳定平面外发射，从而产生反馈和单模发射。与同等的 EEL 或 VCSEL 相比，PCSEL 结构在数据速率、波长和功率性能方面具有优势。

  我们提供的的 PCSEL 成本低、产量高结构坚固，波长范围广且功率高。    
  “我们的 PCSEL 具有 EEL 和VCSEL的速度性能，而它们的测试和封装成本是EEL的 50%，并且它们提供的功率是 VCSEL 的10倍以上。"    
  与FP,DFB等半导体激光器相比PCSEL 是使用面内反馈和面外表面发射的激光器。与 VCSEL 一样，测试和封装仍然更便宜，但与同等尺寸的 EEL 或 VCSEL 相比，PCSEL 结构在数据速率、波长和功率性能方面具有优势。

激光对比图

激光特性对比图

高功率PCSEL激光器窄发散角演示视频

PCSEL —— 低成本、高速度和功率 —— 三合一！

PCSEL 拥有一切！它们以低成本提供高速和强大的功能。当前所有其他激光技术仅在一个设备中提供这三个关键特性中的两个。

VCSEL（垂直腔面发射激光器）以功率为代价换取低成本和高速。 EEL（边缘发射激光器），包括 FP（法布里-珀罗）和 DFB（分布式反馈）激光器，速度快，功率大，但制造成本高。

PPCSEL 与 VCSEL 相比具有以下优点：

它们不使用 Bragg 堆叠结构，如 VCSEL（或者实际上是 Facet 涂层，如 DFB），而是使用易于缩放的 2D 光栅。它们具有低接触电阻，确保任何尺寸的激光器的最高功率输出。它们可以用任何材料制成，因此适用于各种波长和应用。它们的功率是单模的，会随着面积按比例增加，通过它们的 2D 结构和面内反馈很容易实现。它们没有 VCSEL 使用的氧化物孔径，因此在制造时不需要专门的氧化炉.PCSEL 还具有其他优势。它们从顶面发光，如 VCSEL，使它们易于封装并集成到 PCB 和电子组件中。它们的制造方式也与 EEL 类似，我们的PCSEL可以在任何波长下制造，因此可用于解决广泛的应用。目前我们制备了450/940nm PCSEL可以支持有偿送样测试。

此外我们的PCSEL允许多GB调制速率，具有巨大的数据速度优势实现高速， 1310nm 数据通信和1550nm 电信波长，必须通过减小尺寸来最小化半导体器件的模式体积。EEL具有较大的模式长度和较小的模式高度。VCSEL 的模式长度较小，但模式高度相对较大，因为模式会穿透布拉格堆栈。因此，尽管 VCSEL 可以实现高速度并且可以经济高效地生产，但其有限的单模性能使其不适用于高速数据通信和长途电信。这些限制也限制了它们在相对较短距离的传感应用中的使用。

PCSEL 具有类似于 VCSEL 的模式宽度和长度，但具有 EEL 的模式高度。这意味着对于 VCSEL 的等效发射面积，PCSEL 的速度可以比 VCSEL 快 2.5 倍，比高速 EEL 快 3 倍。

鉴于我们实验室RF信号发生器带宽的限制（20G）届时来我们实验室只能展示到最大20G的调制速度。

如下是我们将会在7月慕尼黑光电展（Booth# 8.1F-214）带来的940nm PCSEL产品：

在以倒置配置安装在封装上的器件中，输出光束从基板侧发射。从 I-L 特性来看，10W 的输出功率具有 0.8W/A 的高斜率效率。已经实现了 0.1 度的非常窄的光束发散角(参考下面演示视频）：

高功率窄发散角演示视频

详细特性如下所示。该器件在 -40 至 100°C 范围内成功运行（请注意，测量温度范围受测量系统限制），固定电流注入下输出功率的温度依赖性平均为 -0.36%/°C，具有可比性（甚至优于）法布里-珀罗半导体激光器。

激光光谱的温度依赖性表明，在 -40 至 100°C 范围内可获得全单模振荡。激光波长的温度依赖性小至 0.08nm/°C，优于 FP-LD。可以通过串联引入三元件阵列来提高斜率效率。