VCSEL har ett brett applikationsutrymme och snabb utveckling inom 3D ansiktsigenkänning, augmented reality, bilhyttavkänning samt självkörande bilar (t.ex. LIDAR) och maskinseende, etc. Det är också en av de heta applikationerna av DPC keramiska substrat.
I. Vad är en VCSEL-laser?
VCSEL-laser är en förkortning av Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL), en halvledarbaserad laserdiod som sänder ut en mycket effektiv ljusstråle vertikalt från sin övre yta. 1977 ledde en forskargrupp av prof. Kenichi Iga vid Tokyo Institute of Technology föreslog först tillverkningen av en vertikal kavitetsytaemitterande laser (VCSEL). År 1977 föreslog en forskargrupp under ledning av professor Kenichi Iga vid Tokyo Institute of Technology för första gången idén att tillverka en vertikal kavitetsytasemitterande laser (VCSEL), och 1979 pulserade den första VCSEL-lasern som kunde drivas vid en temperatur av 77 K förverkligades.
VCSEL-lasern består av en distribuerad Bragg-reflektor (DBR) i toppen och botten, och en ljusemitterande zonstruktur i mitten.
VCSELs erbjuder flera fördelar jämfört med andra typer av lasrar, inklusive:
1. Enkel tillverkning och integration: VCSEL:er är relativt enkla att tillverka med standardhalvledarprocesser och kan integreras med andra elektroniska komponenter för att bilda högintegrerade system.
2. Hög effektivitet: VCSEL:s höga elektrisk-optiska konverteringseffektivitet gör det möjligt för den att uppnå hög ljuseffekt vid låg effekt, såsom för optisk kommunikation, optisk lagring och andra områden.
3. Hög hastighet: VCSELs kan nå hastigheter på flera gigabit per sekund (Gbps), vilket gör dem lämpliga för höghastighetsdataöverföring.
4. Smal stråle: VCSELs stråle är mycket smal, vilket möjliggör bättre fokusering och positionering, lämplig för LIDAR, optisk kommunikation och andra fält.
5. Lång livslängd: VCSELs har lång livslängd och kan bibehålla en stabil uteffekt under en lång tidsperiod.
6. Låg kostnad: VCSELs relativt låga tillverkningskostnad möjliggör massproduktion och är lämplig för storskaliga applikationer.
VCSEL har fördelar i tillverkningskostnad, effektkonverteringseffektivitet, hastighet, integration, etc., så det används ofta inom optisk kommunikation, optisk lagring, LIDAR, biomedicinska och andra områden. Enligt Yole Research kommer den globala VCSEL-marknaden att växa från 1,2 miljarder USD 2021 till 2,4 miljarder USD 2026, med en CAGR på 13,6 procent under perioden.
För det andra, varför VCSEL med DPC-substrat
DPC-keramiskt substrat har många egenskaper som hög värmeledningsförmåga, hög isolering, hög linjenoggrannhet, hög ytplanhet och värmeutvidgningskoefficient matchad med chipet, och kan sammankopplas vertikalt, etc., vilket i hög grad uppfyller inkapslingskraven för VCSELs, och har ett brett utbud av möjligheter i tillämpningen av VCSELs.
1. Bra värmeavledning
VCSEL-chips konverteringseffektivitet är låg vilket leder till allvarliga värmeavledningsproblem, vertikal sammankoppling av DPC-substrat, bildandet av inre oberoende ledande kanal, själva keramiken är både en isolator, men också värmeavledning, för att uppnå termoelektrisk separation.
2. Hög tillförlitlighet
VCSEL-chips effekttäthet är mycket hög, måste överväga chipet och substratets termiska expansionsmissanpassning orsakad av stressproblemet, och keramiskt substrat med VCSEL hög matchande värmeutvidgningskoefficient. Dessutom kan DPC-keramiskt substrat förverkliga metallramen och keramiskt substrat av gjutning i ett stycke, tätt integrerad, vilket undviker eftermonteringsprocessen med ytterligare pastaprocess, inriktningsnoggrannhet och andra problem, såväl som tillförlitligheten av limets åldringsproblem.
3. Vertikal sammankoppling
VCSEL-paket måste ställas in på linsen ovanför chipet, det vill säga att substratet måste göras till en tredimensionell kammare, DPC-substrat har en mycket pålitlig vertikal sammankopplingsfördelar för vertikal eutektisk svetsning.
