垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种半导体激光器,具有垂直方向发射光线的特点。而VCSEL芯片就是安装在VCSEL器件内部的芯片,通过累积电荷并加上激发电流,促使电子向反向结发射光子。
VCSEL芯片分为以下几个部分:表格、底部反射镜、空腔、顶部反射镜和半导体分布反射镜等。其中,底部和顶部反射镜是两个反射面,使光线在垂直于芯片表面的方向上反射。空腔的厚度和材料的选择对于VCSEL芯片的性能有很大的影响。此外,VCSEL芯片表面的金属材料和结构也扮演着非常重要的角色。
VCSEL芯片具有许多出色的性能,例如宽带、低功耗、短脉冲、高可靠性等,这些性能使得VCSEL芯片可以广泛应用于通信、机器视觉、生物医疗、光学传感等领域。
在通信领域,VCSEL芯片可以应用在短距离的光纤通信、光驱、手持设备、数据中心等领域。在机器视觉领域,VCSEL芯片的发散角度较小可以实现更好的成像效果,可用于3D成像、自动驾驶、地质勘探等方面;在生物医疗领域, VCSEL芯片可以被用于头皮氧合成像、光动力学治疗、彩色光皮肤层析等医疗领域。
优点:
1)_VCSEL芯片制造简单,制造成本低;
2)_VCSEL芯片输出波长稳定,容易配合波分复用系统;
3)_VCSEL芯片发散角较小,光斑质量高,天然模式间隔比较稳定;
4)_VCSEL芯片电路驱动电压低,功耗很小,适用于大规模集成;
5)_VCSEL芯片性价比高,同时其可靠性和使用寿命还在不断改善。
缺点:
1)_VCSEL芯片单向性比较强,需要配合衍射光栅使用以输出水平方向的光;
2)_VCSEL芯片的温度敏感度比较高,需要稳定的散热措施;
3)_VCSEL芯片输出功率较弱,适用于短距离光通信系统。
VCSEL芯片作为一种优异的激光器,其应用前景广阔,目前正处于蓬勃发展期,未来有望在各领域得到更多的应用。
未来的趋势主要有以下几点:
1)_VCSEL芯片的功率和可靠性将得到改善和提升,从而使其能够被应用于更广泛的领域;
2)_VCSEL芯片与新材料的结合将会得到更多的尝试,例如采用有机半导体、有机金属卤化物材料等;
3)_VCSEL芯片将更加易于外延生长技术、多晶硅技术和氧化铝技术等制造工艺的应用,进一步降低其制造成本和提高制造效率。