PCSEL-Wafer (Photonic Crystal Surface-Emitting Laser).

PCSEL-Wafer (Photonic Crystal Surface-Emitting Laser).

PAM-XIAMENist in der Lage, Epitaxie-Wachstumsdienstleistungen für oberflächenemittierende Laser mit photonischen Kristallen (PCSEL) anzubieten. Nehmen Sie zum Beispiel die folgende Epi-Struktur. Darüber hinaus können wir ein maßgeschneidertes Strukturwachstum von PCSEL-Lasern bei jeder Wellenlänge durchführen, um Ihren Anwendungsanforderungen gerecht zu werden. Photonische oberflächenemittierende Kristalllaser sind eine Kombination aus oberflächenemittierenden Lasern mit vertikalem Hohlraum (VCSELs) und kantenemittierenden Lasern (EELs). VCSELs sind robust und langlebig, ihr Wellenlängenbereich und ihre Leistung sind jedoch nicht ideal; EELs haben einen großen Wellenlängenbereich, ihre Herstellungskosten sind jedoch hoch und sie sind fragil. PCSELs integrieren die beiden und ergänzen einander.

PCSEL-Wafer

1. PCSEL Heterostructures

Structure 1: 

Schicht Nr. Layer-Name Material Dicke
8 Kontaktschicht: n InGaAs
7 Verkleidungsschicht: n InP 80nm
6 Übrigens: n++ InGaAs
5 Übrigens: p++ InAlGaAs
4 Verkleidungsschicht: S InP
3 MQW InGaAsP
2 Verkleidungsschicht: n InP
1 Kontaktschicht:n InGaAs

 

Structure 2: PAM211119-LD1550-HP

Layer Material Thickness(nm) Carrier Concentration(cm-3) Dopant Type
6 InP 20 Zinc P
5 GaIn(x)As Zinc P
4 GaIn(x)As(y)P Zinc P
3 InP 2300 Zinc P
2 AlGaInAs MQW Undoped U/D
PL 1500~1560nm
1 InP buffer silicon N
InP substrate

 

Structure 3: PAM211119-LD1550-PIN

Layer Material Thickness(nm) Dopant Dopant Concentration(cm-3) Type
4 GaxIn1-xAsyP1-y Si N
3 InP Si N
2 GaxIn1-xAs Undoped N
1 InP 0.5-1 Si N
N+ InP Substrate

 

2. Was ist ein oberflächenemittierender photonischer Kristalllaser?

Seit der Entwicklung von photonischen Halbleiterkristalllasern lassen sich die gängigen Typen grob in zwei Kategorien einteilen:

1) Photonische Kristalldefektlaser: Der Resonanzhohlraummodus ist innerhalb der optischen Energielücke ausgelegt, sodass Licht außerhalb des Defektbereichs nicht existieren kann, sodass Licht nur in diesem Defektbereich resoniert, um photonische Kristalldefektlaser zu bilden. Diese Art von photonischen Kristalllasern kann einen höheren Qualitätsfaktor, ein kleineres Modenvolumen, einen größeren Purcell-Effekt und niedrigere Schwellenbedingungen erzielen.

2) PHotonic-Kristall-Bandkantenlaser: die auf flachen Bandkanten arbeitet. Da die Gruppengeschwindigkeit der Lichtwellen an der Bandkante gegen Null geht, bilden sich unter bestimmten Bragg-Beugungsbedingungen stehende Wellen. Aufgrund seiner spezifischen Bragg-Beugungseigenschaften wird Licht einer bestimmten Wellenlänge aufgrund der Energie- und Impulserhaltung zu vertikal emittiertem Licht. Daher wird dieser Lasertyp auch als Laser bezeichnetphotonischer Kristalloberflächenemissionslaser.

3. PCSEL VS. VCSEL

PCSEL und VCSEL weisen in einigen Aspekten Ähnlichkeiten auf: Bei beiden handelt es sich um oberflächenemittierende Halbleiterlaser, die elektrisch gepumpt werden können und typischerweise kreisförmige Strahlen mit hoher Strahlqualität emittieren. Allerdings gibt es Unterschiede. Der grundlegendste Unterschied hängt mit der Größe des Aktivitätsbereichs zusammen:

Wenn bei VCSEL ein Single-Mode-Betrieb erforderlich ist, muss der Durchmesser des aktiven Bereichs streng begrenzt werden. Dadurch ist die mögliche Ausgangsleistung meist auf wenige Milliwatt begrenzt. Je größer die aktive Fläche, desto höher kann die Ausgangsleistung sein, es können jedoch nachfolgende räumliche Multimode-Operationen auftreten, was zu einer schlechten Strahlqualität führt.

PCSEL basiert jedoch auf einer ordnungsgemäß entworfenen photonischen Kristallstruktur, die den Single-Mode-Betrieb aufrechterhalten kann und gleichzeitig über einen größeren aktiven Bereich verfügt. Daher ermöglicht es eine höhere Single-Mode-Ausgangsleistung. Wenn eine ausreichende und effektive Kühlung angewendet wird oder ein Impulsbetrieb mit kleinem Arbeitszyklus übernommen wird, scheinen ein einzelner Modus oder zumindest einige wenige Modi eine höhere Dauerstrich-Ausgangsleistung zu erzielen. Die resultierende Strahldichte (Helligkeit) ist entsprechend viel höher als bei VCSEL und die Strahldivergenz ist sehr gering.

4. Anwendungen von PCSEL

PCSEL hat eine Array-Struktur. Der Kopplerbereich kann im PCSEL-Array gesteuert werden. Der Laserstrahl kann in Echtzeit gesteuert werden, indem die Phase des Kopplerbereichs elektronisch angepasst wird. Somit ist PCSEL für LiDAR-Anwendungen geeignet. Beim Einsatz von PCSEL in einem LiDAR-System ist kein externes Linsensystem und die damit verbundenen aufwändigen Anpassungsprozesse erforderlich. Dadurch können Kosten, Gewicht und Größe des LiDAR-Systems reduziert werden.

Darüber hinaus machen PCSELs aufgrund der Vorteile des Single-Mode-Betriebs, des geringen Divergenzwinkels, der hohen Ausgangsleistung und der großen Lichtausgangsfläche sehr gut für optische Speicher mit hoher Dichte, Mikroprojektor-Lichtquellen usw. geeignet.

Powerway-Wafer

Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte per E-Mail untervictorchan@powerwaywafer.com und powerwaymaterial@gmail.com.

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