Beschreibung
Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) ist ein Halbleiterlaser, dessen Laseremissionsrichtung senkrecht zur PN-Übergangsebene verläuft und dessen Resonanzhohlraumebene parallel zur PN-Übergangsebene verläuft. Es handelt sich um eine Art oberflächenemittierender Laser. Das Licht des kantenemittierenden EEL-Lasers wird horizontal von der Kante des Chips abgestrahlt. Im Vergleich zu EEL verfügt VCSEL über einen wirtschaftlicheren Produktionsprozess und eine schnellere Reaktion, sodass es in immer mehr Anwendungen herkömmliche kantenemittierende Laser ersetzt hat.
VCSELs oder oberflächenemittierende Laser mit vertikalem Resonator sind eine Art Halbleiterlaserdiode, die Licht in einer vertikalen Richtung senkrecht zur Chipebene emittiert. Sie werden häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, unter anderem in der optischen Kommunikation, Sensorik und Datenspeicherung. Bevor diese VCSELs jedoch in diesen Anwendungen eingesetzt werden können, müssen sie einer Reihe von Tests unterzogen werden, um ihre Parameter zu bestimmen und ihre Zuverlässigkeit sicherzustellen.
Anwendung:
Mit der Entwicklung der Optoelektronik und Informationstechnologie, insbesondere nach Ausrüstungs-Upgrades und Prozessverbesserungen, hat VCSEL große Fortschritte sowohl in der Leistung als auch in der Anwendung gemacht. Aufgrund seiner Vorteile wie niedriger Schwellenstrom, stabile Betriebswellenlänge, gute Strahlqualität und einfache ein- und zweidimensionale Integration wird VCSEL häufig in der optischen Kommunikation, Laseranzeigen, optischen Speichern, Unterhaltungselektronik und anderen Bereichen eingesetzt.
Struktur:
Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) hat eine komplexe Halbleiterstruktur, seine Verpackungsstruktur ist jedoch im Allgemeinen einfacher. Im Gegensatz zu kantenemittierenden Laserdioden muss EEL in Stäbe gespalten werden, um zu erkennen, ob es gut ist oder nicht, während VCSEL den Chip vor dem Verpacken erkennen und das Produkt prüfen kann, was die Risikokosten des Produkts erheblich reduziert. Im VCSEL-Produktionsprozess gibt es drei Inspektionsprozesse, und alle drei Prozesse erfordern eine Impulsstromquelle, um das Gerät zu testen. Eine schnelle, flexible und hochpräzise Testlösung ist entscheidend für die Reduzierung der Testkosten.
VCSEL-Geräte werden häufig in der 3D-Gesichtserkennung und Entfernungsmessung eingesetzt. Wenn VCSEL-Arrays in TOF-Modulen, insbesondere dTOF-Systemen wie LiDAR, verwendet werden, sind Spitzenleistung, Betriebsstrom, Betriebsspannung, Umwandlungseffizienz, optische Nahfeld- und Fernfeldeigenschaften von VCSEL bei schmalen Pulsbedingungen für Chiplieferanten sehr wichtig , Verpackungsdienstleister, Modulintegratoren usw.
VCSEL und VCSEL-Arrays, einschließlich wichtiger technischer Parameter der elektrischen Leistung verschiedener Laserdioden-Standardtests, wie z. B. Durchlassspannungsabfall (VF) der Laserdiode, KinK-Punkttest/Linearitätstest (dL/dI), Schwellenstrom (lth), optische Ausgangsleistung (Po) und Steigungseffizienz (Es).
LIV-Tests sind eine schnelle und einfache Möglichkeit, die wichtigsten Leistungsparameter von VCSELs zu bestimmen. Es vereint zwei Messkurven in einem Diagramm. Die L/I-Kurve zeigt die Abhängigkeit der Lichtintensität des Lasers vom Betriebsstrom und dient zur Bestimmung des Arbeitspunkts und des Schwellenstroms. Die V/I-Kurve zeigt die am Laser anliegende Spannung als Funktion des Betriebsstroms. Durch LIV-Tests (Lichtintensität-Strom-Spannung) können die meisten elektrischen Parametereigenschaften und die optimale optische Ausgangsleistung von VCSEL bewertet werden.
Je schmaler die vom Radar ausgegebene Laserimpulsbreite ist, desto höher ist die Entfernungsgenauigkeit. Je größer die optische Spitzenleistung ist, in der Regel bis zu 100 Watt, desto länger ist die Testentfernung. Daher ist es wichtig, VCSEL-Chips mit hoher optischer Spitzenleistung und hohem Injektionsstrom zu untersuchen. Hochleistungslaser erzeugen starke Hitze, wenn sie mit Gleichstrom oder breiten Impulsen betrieben werden, und die Spezialeffekte des Lasers werden stark von der Temperatur beeinflusst. Die Testergebnisse unter Gleichstrom oder breiten Impulsen können nicht die Eigenschaften des Geräts widerspiegeln. Um die Leistung von VCSEL-Geräten in realen Arbeitsszenarien zu messen, sind daher Testgeräte mit Mikrosekunden- oder sogar Nanosekunden-Ansteuer- und Testfähigkeiten erforderlich, die von herkömmlichen DC- oder Breitimpuls-Testinstrumenten nicht erfüllt werden.
Parameter
1. Schwellenstrom: Der Mindeststrom, der zum Auslösen des Laserns erforderlich ist.
2. Ausgangsleistung: Die Leistung des vom VCSEL emittierten Laserstrahls.
3. Wellenlänge: Die Farbe des Laserstrahls, die die Frequenz des emittierten Lichts bestimmt.
4. Spektrale Breite: Der Wellenlängenbereich, der vom VCSEL bei einer bestimmten Ausgangsleistung emittiert wird.
5. Modulationsbandbreite: Die maximale Frequenz, mit der der VCSEL seine Ausgangsleistung modulieren kann.
Tests
1. LI-Kurve: Dieser Test misst die Strom-/Ausgangsleistungseigenschaften von VCSELs. Es wird verwendet, um den Schwellenstrom zu bestimmen und die Leistungseffizienz des VCSEL bei verschiedenen Leistungsstufen zu bewerten.
2. Spektralmessung: Mit einem Spektrometer werden die spektralen Eigenschaften des VCSEL gemessen, einschließlich der Wellenlänge und der Spektralbreite. Dieser Test ist wichtig, um die Kompatibilität des VCSEL mit anderen optischen Komponenten und Systemen festzustellen.
3. Augendiagrammanalyse: Dieser Test misst die Qualität des optischen Signals durch Analyse der Wellenform des Signals. Es wird verwendet, um die Modulationsbandbreite und Bitfehlerrate des VCSEL zu bestimmen.
4. Zuverlässigkeitstests: Mit diesen Tests wird die Langzeitzuverlässigkeit von VCSELs unter verschiedenen Betriebsbedingungen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Stress bewertet. Der gebräuchlichste Zuverlässigkeitstest ist der Burn-In-Test, bei dem der VCSEL einer beschleunigten Alterung unterzogen wird, um die Lebensdauer des Geräts zu simulieren.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass VCSELs wichtige Halbleiterlaserdioden sind, die eine Reihe von Tests erfordern, um ihre Parameter zu bestimmen und ihre Zuverlässigkeit sicherzustellen. Zu den kritischsten Parametern von VCSELs gehören Schwellenstrom, Ausgangsleistung, Wellenlänge, Spektralbreite und Modulationsbandbreite, während zu den wichtigsten Tests LI-Kurvenmessungen, Spektralmessungen, Augendiagrammanalysen und Zuverlässigkeitstests gehören. Diese Tests stellen sicher, dass VCSELs die Leistungs- und Zuverlässigkeitsanforderungen verschiedener Anwendungen erfüllen.
Brandnew kann den VCSEL in verschiedenen Paketen bereitstellen:
TO-Gehäuse: VCSEL-Laserdioden im hermetisch dichten TO-Gehäuse ermöglichen eine einfache Handhabung der Laserdiode und sind für den Betrieb unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen geeignet. Eine zusätzliche Z-Diode schützt die Laserdiode vor Schäden durch elektrostatische Entladung (ESD). Die VCSELs werden außerdem einem Burn-In unterzogen, um die Laser zu stabilisieren.
SMD-Gehäuse: VCSEL-Laserdioden sind für die Oberflächenmontage auf einer Leiterplatte (PCB) oder einem anderen elektronischen Substrat konzipiert. Die SMD-Gehäuse ermöglichen eine einfache Integration in elektronische Systeme und sind somit für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet. BrandNew kann beispielsweise 7060, 3535 SMD-Gehäuse liefern.
VCSEL-Matrize: Auch BrandNew kann VCSEL-Matrizen für Benutzer liefern. Wellenlänge: 638 nm, 808 nm, 850 nm, 940 nm; Leistung: Vom mW-Level zum kW-Level
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