Plaquette PCSEL (laser à émission de surface par cristal photonique)

Plaquette PCSEL (laser à émission de surface par cristal photonique)

PAM-XIAMENest en mesure de fournir un service de croissance épitaxiale pour le laser à émission de surface à cristaux photoniques (PCSEL), prenons par exemple la structure épi suivante. Nous pouvons également effectuer une croissance de structure personnalisée du laser PCSEL à n’importe quelle longueur d’onde pour répondre aux besoins de votre application. Les lasers à émission de surface à cristaux photoniques sont une intégration de lasers à émission de surface à cavité verticale (VCSEL) et de lasers à émission de bord (EEL). Les VCSEL sont robustes et durables, mais leur plage de longueurs d'onde et leur puissance ne sont pas idéales ; Les EEL ont une large gamme de longueurs d'onde, mais leur coût de fabrication est élevé et ils sont fragiles. Les PCSEL intègrent les deux, les rendant complémentaires l’un de l’autre.

Plaquette PCSEL

1. PCSEL Heterostructures

Structure 1: 

Couche n° Nom du calque Matériel Épaisseur
8 Couche de contact : n InGaAs
7 Couche de revêtement : n InP 80 nm
6 BTJ : n++ InGaAs
5 BTJ : p++ InAlGaAs
4 Couche de revêtement : p InP
3 MQW InGaAsP
2 Couche de revêtement : n InP
1 Couche de contact : n InGaAs

 

Structure 2: PAM211119-LD1550-HP

Layer Matériel 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 Matériel 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. Qu'est-ce qu'un laser à émission de surface à cristaux photoniques ?

Depuis le développement du laser à cristal photonique à semi-conducteur, les types courants peuvent être grossièrement divisés en deux catégories :

1) Lasers à défauts à cristaux photoniques : son mode de cavité résonante est conçu dans l'espace d'énergie optique, de sorte que la lumière ne peut pas exister en dehors de la zone de défaut, ce qui fait que la lumière ne résonne que dans cette zone de défaut pour former des lasers à défauts à cristaux photoniques. Ce type de laser à cristal photonique peut obtenir un facteur de qualité plus élevé, un volume de mode plus petit, un effet Purcell plus important et des conditions de seuil plus faibles.

2) Plaser de bord de bande de cristal hotonic: qui fonctionne sur les bords de bandes plates. En raison de la vitesse de groupe des ondes lumineuses approchant de zéro au bord de la bande, des ondes stationnaires se forment dans des conditions spécifiques de diffraction de Bragg. En raison de ses caractéristiques spécifiques de diffraction de Bragg, la lumière à une longueur d'onde spécifique devient une lumière émise verticalement en raison de la conservation de l'énergie et de la quantité de mouvement. C'est pourquoi ce type de laser est également connu sous le nom delaser à émission de surface à cristaux photoniques.

3. PCSEL CONTRE VCSEL

Le PCSEL et le VCSEL présentent des similitudes sur certains aspects : les deux sont des lasers à semi-conducteurs à émission de surface qui peuvent être pompés électriquement et émettent généralement des faisceaux circulaires avec une qualité de faisceau élevée. Il existe cependant des différences. La différence la plus fondamentale est liée à la taille de la zone d’activité :

Pour VCSEL, lorsqu'un fonctionnement monomode est requis, le diamètre de la région active doit être strictement limité. Cela limite généralement la puissance de sortie possible à quelques milliwatts. Plus la zone active est grande, plus la puissance de sortie peut être élevée, mais des opérations spatiales multimodes ultérieures peuvent se produire, entraînant une mauvaise qualité du faisceau.

Cependant, PCSEL est basé sur une structure de cristal photonique correctement conçue, qui peut maintenir un fonctionnement monomode tout en ayant une région active plus grande. Par conséquent, il permet une puissance de sortie monomode plus élevée. Si un refroidissement suffisant et efficace est appliqué, ou si un fonctionnement par impulsions avec un faible cycle de service est adopté, un mode unique ou au moins quelques modes semblent atteindre une puissance de sortie d'onde continue plus élevée. Le rayonnement (luminosité) qui en résulte est en conséquence bien supérieur à celui du VCSEL et la divergence du faisceau est très faible.

4. Applications du PCSEL

PCSEL a une structure de tableau. La région du coupleur peut être contrôlée dans le tableau PCSEL. Le faisceau laser peut être contrôlé en temps réel en ajustant électroniquement la phase de la zone du coupleur. PCSEL convient donc aux applications LiDAR. Lorsque PCSEL est utilisé dans un système LiDAR, il ne nécessite pas de système de lentille externe ni les processus de réglage complexes associés. Cela peut réduire le coût, le poids et la taille du système LiDAR.

De plus, les avantages du fonctionnement monomode, du faible angle de divergence, de la puissance de sortie élevée et de la grande surface de sortie lumineuse rendent les PCSEL très adaptés au stockage optique haute densité, aux sources lumineuses de micro-projecteurs, etc.

plaquette d'alimentation

Pour plus d'informations, veuillez nous contacter par e-mail àvictorchan@powerwaywafer.cometpowerwaymaterial@gmail.com.

Partager cette publication