Wafer PCSEL (Laser Emissor de Superfície de Cristal Fotônico)

Wafer PCSEL (Laser Emissor de Superfície de Cristal Fotônico)

PAM-XIAMENé capaz de fornecer serviço de crescimento epitaxial para laser emissor de superfície de cristal fotônico (PCSEL), veja a seguinte estrutura epi, por exemplo. Além disso, podemos fazer o crescimento personalizado da estrutura do laser PCSEL em qualquer comprimento de onda para atender às necessidades de sua aplicação. Os lasers emissores de superfície de cristal fotônico são uma integração de lasers emissores de superfície de cavidade vertical (VCSELs) e lasers emissores de borda (EELs). Os VCSELs são resistentes e duráveis, mas sua faixa de comprimento de onda e potência não são ideais; As EELs têm uma ampla faixa de comprimento de onda, mas seu custo de fabricação é alto e são frágeis. Os PCSELs integram os dois, tornando-os complementares entre si.

Bolacha PCSEL

1. PCSEL Heterostructures

Structure 1: 

Camada No. Nome da camada Material Espessura
8 Camada de contato: n InGaAs
7 Camada de revestimento: n InP 80 nm
6 BTJ: n++ InGaAs
5 BTJ: p++ InAlGaAs
4 Camada de Revestimento: p InP
3 MQW InGaAsP
2 Camada de revestimento: n InP
1 Camada de contato: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. O que é um laser emissor de superfície de cristal fotônico?

Desde o desenvolvimento do laser de cristal fotônico semicondutor, os tipos comuns podem ser divididos aproximadamente em duas categorias:

1) Lasers de defeito de cristal fotônico: seu modo de cavidade ressonante é projetado dentro da lacuna de energia óptica, de modo que a luz não pode existir fora da área do defeito, fazendo com que a luz ressoe apenas nesta área de defeito para formar lasers de defeito de cristal fotônico. Este tipo de laser de cristal fotônico pode obter maior fator de qualidade, menor volume de modo, maior efeito Purcell e condições de limiar mais baixas.

2) Plaser de borda de banda de cristal hotônico: que opera em bordas de banda plana. Devido à velocidade de grupo das ondas de luz que se aproximam de zero na borda da banda, ondas estacionárias são formadas sob condições específicas de difração de Bragg. Devido às suas características específicas de difração de Bragg, a luz em um comprimento de onda específico torna-se luz emitida verticalmente devido à conservação de energia e momento. Portanto, este tipo de laser também é conhecido comosuperfície de cristal fotônico emitindo laser.

3. PCSEL versus VCSEL

PCSEL e VCSEL têm semelhanças em alguns aspectos: ambos são lasers semicondutores emissores de superfície que podem ser bombeados eletricamente e normalmente emitem feixes circulares com alta qualidade de feixe. No entanto, existem diferenças. A diferença mais fundamental está relacionada ao tamanho da área de atividade:

Para VCSEL, quando a operação em modo único é necessária, o diâmetro da região ativa precisa ser estritamente limitado. Isso geralmente limita a potência de saída possível a alguns miliwatts. Quanto maior a área ativa, maior poderá ser a potência de saída, mas poderão ocorrer operações multimodo espaciais subsequentes, resultando em baixa qualidade do feixe.

No entanto, o PCSEL é baseado em uma estrutura de cristal fotônico adequadamente projetada, que pode manter a operação em modo único enquanto possui uma região ativa maior. Portanto, permite maior potência de saída de modo único. Se for aplicado resfriamento suficiente e eficaz, ou se for adotada operação de pulso com ciclo de trabalho pequeno, o modo único ou pelo menos alguns modos parecem alcançar maior potência de saída de onda contínua. A radiância (brilho) resultante é correspondentemente muito maior que a do VCSEL e a divergência do feixe é muito pequena.

4. Aplicações de PCSEL

PCSEL possui uma estrutura de array. A região do acoplador pode ser controlada no array PCSEL. O feixe de laser pode ser controlado em tempo real ajustando eletronicamente a fase da área do acoplador. Portanto, PCSEL é adequado para aplicações LiDAR. Quando o PCSEL é usado em um sistema LiDAR, ele não requer um sistema de lentes externo e seus complexos processos de ajuste associados. Isso pode reduzir o custo, o peso e o tamanho do sistema LiDAR.

Além disso, as vantagens da operação de modo único, baixo ângulo de divergência, alta potência e grande área de saída de luz tornam os PCSELs muito adequados para armazenamento óptico de alta densidade, fontes de luz de microprojetores e etc.

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