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筱曉(上海)光子技術有限...

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VCSEL激光器(垂直腔面發(fā)射激光器) 簡介- 筱曉上海光子

閱讀:4815      發(fā)布時間:2021-12-1
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垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser),簡稱VCSEL,是一種半導體激光器,其激光垂直于頂面射出。以砷化鎵半導體材料為基礎研制,不同于LED(發(fā)光二極管)和LD(激光二極管)。結構由鏡面,有源層和金屬接觸層組成。兩個發(fā)射鏡分別為P型,N型布拉格發(fā)射器。有源區(qū)有量子肼組成,在P型DBR外表面制作金屬接觸層,形成歐姆接觸,并在P型DBR上制作一個圓形出口,輸出激光。它具有較小的遠場發(fā)散角,發(fā)散角光束窄且圓;并且閾值電流低,調制頻率高,能達到300KHz。通過改變激光電流跟溫度可以實現(xiàn)波長調諧。內置TEC和PD的包裝,它專為高速光纖通信而設計。


VCSEL激光器優(yōu)勢


7 Pin小尺寸

非球面透鏡帽

集成TEC控制溫度穩(wěn)定

輸出功率1.6mW

單模,可以通過C-L波段

具有寬譜調諧范圍:>8nm

快速波長調諧(~100KHz)


VCSEL激光器結構



VCSEL激光的產生主要由三部分組成,即激光工作物質、泵浦源和光學諧振腔。利用泵浦源對工作物質進行激勵,形成粒子數(shù)反轉,發(fā)出激光。在通過底部和頂部反射鏡組成的諧振腔,在激光腔內放大振蕩,并從頂部反射鏡輸出,輸出的光線只集中在中間不帶有氧化層的部分輸出,形成了垂直腔面的激光發(fā)射,從而得到穩(wěn)定,持續(xù),有一定功率的高質量激光。


技術參數(shù)

條件:P=20°C,IO P=2.0mA,除非另有說明(P=芯片背面溫度,由TEC控制)




實驗數(shù)據


我們對于VCSEL激光器進行了相關實驗,測量了VCSEL激光器的電壓,電流與波長的關系,以及頻率的關系。






VCSEL光譜圖






VCSEL激光器測量底座



1、電壓與波長的關系




我們給激光器加載4-18V的電壓,每2V電壓增加一個點,測量如上圖數(shù)據,我們會發(fā)現(xiàn),隨著電壓的增加,波長隨著減小,減小了8nm左右,呈現(xiàn)負向接近線性曲線。




2、電流與波長的關系





我們保持電壓恒定,電流調節(jié),從13到25mA,每3mA測試一次,發(fā)現(xiàn)電流調節(jié),波長大小變化比較大,且呈現(xiàn)一個正向線性曲線。


3、加載不同頻率的變化




加載5V電壓,20KHz頻率波形




加載5V電壓,40KHz頻率波形




加載5V電壓,60KHz頻率波形



加載5V電壓,80KHz頻率波形



加載5V電壓,100KHz頻率波形




加載5V電壓,120KHz頻率波形




加載5V電壓,140KHz頻率波形


固定給5V電壓,調整頻率值,得到以上圖形,我們的調制頻率很高,可以攜帶更多的信息,響應速度更快




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