Oberflächenemittierender Laser mit vertikaler Kavität

Sep 21, 2022

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VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers) sind eine neue Technologie zum Pumpen von Festkörperlasern, einschließlich Faserlasern. Aufgrund ihres kreisförmigen Strahls und ihrer hervorragenden optischen Eigenschaften ist es möglich, Pumps mit hoher Helligkeit unter Verwendung einer Anordnung eng beabstandeter Einzelmodus-VCSEL-Vorrichtungen herzustellen. Die Arrays sind temperaturstabil und arbeiten bei hohen Temperaturen ohne Kühler. Sie sind kostengünstiger, da sie keine teuren Operationen wie das Spalten der Wafer erfordern. Diese fasergekoppelten Arrays können mit Faserkombinierern für eine höhere Ausgangsleistung kombiniert und mit Doppelkernfasern gekoppelt werden, um kleine Hochleistungs-Faserlaser zu entwickeln, die bei erhöhten Temperaturen ohne Kühler arbeiten.


Die Vorteile der VCSELs für Faserlaserpumpanwendungen sind die folgenden:

(i) Kreisförmige Strahlausgabe und einfache Kopplung mit faserindividuellen VCSEL-Vorrichtungen und -Arrays sind bekannt für eine einfachere Kopplung an Fasern aufgrund ihres kreisförmigen Strahls und erfordern keine komplizierte Strahlformungsoptik. Es ist möglich, sie mit sehr hoher Effizienz an Fasern zu koppeln.

(ii) Kann ohne Kühlung bei hohen Temperaturen betrieben werden – kann bei Temperaturen bis zu 80 °C betrieben werden und wird durch eine Wasserpumpe und eine Lüfter/Kühler-Kombination gekühlt, ähnlich wie Automotoren gekühlt werden. Das Kühlsystem wird mit diesem Ansatz sehr klein, robust und tragbar.

(iii) Higher power from the array- VCSELs arrays are now delivering 230W from a 4.7 x 4.7mm aperture (>1kW/ cm2)- and by fabricating a large 10x10mm array with the same power density we can obtain >1kW Leistung, die an eine Faser gekoppelt werden kann.

(iv) Höhere Zuverlässigkeit und Lebenserwartung (50x) als Kantenemitter, resultierend aus der Entfernung des Übergangs von der Emissionsfacette und einer geringeren Ausgangsleistungsdichte. Dies reduziert den Wartungsbedarf erheblich und erhöht die Lebenserwartung von Festkörper- und Faserlasern, die von der Pumpenlebensdauer dominiert wird.

(v) Überragende Linienbreite und Stabilität. Die typische Linienbreite einer 200-W-Anordnung ist<0.8nm and="" temperature="" dependence="" is="" 0.06nm/deg="" c="" which="" are="" both="" much="" better="" compared="" to="" the="" edge="" emitters-="" highly="" beneficial="" to="" most="" solid="" state="" laser="">

(vi) Viel niedrigere Kosten von Galliumarsenid-VCSEL-Chips und -Pumpmodulen, resultierend aus Galliumarsenid-IC-Chip-ähnlicher Herstellungstechnologie und ähnlichen einfachen Packungstechniken. Die VCSELs ersetzten bereits die Kantenemitter in Niedrigleistungsanwendungen aufgrund ihrer geringeren Kosten, Strahlqualität und hohen Zuverlässigkeit. Sie können im Vergleich zu Kantenemittern 10-mal kostengünstiger sein, wie dies bei Niedrigleistungsanwendungen der Fall war.


VCSEL-Produktlinie von Brandnew:

Paket: Chip, SMD, TO, ST

Wellenlänge: 638nm, 808nm, 850nm, 940nm

Leistung: Von mW-Ebene bis W-Ebene

Funktion optional: Fotodiode

vcsel


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