VCSEL har et bredt applikasjonsområde og rask utvikling innen 3D ansiktsgjenkjenning, augmented reality, bilhytteføling samt selvkjørende biler (f.eks. LIDAR) og maskinsyn, etc. Det er også en av de varme applikasjonene av DPC keramiske underlag.
I. Hva er en VCSEL-laser?
VCSEL-laser er forkortelsen for Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL), en halvlederbasert laserdiode som sender ut en svært effektiv lysstråle vertikalt fra toppoverflaten. I 1977 ble en forskningsgruppe ledet av prof. Kenichi Iga ved Tokyo Institute of Technology foreslo først fabrikasjon av en vertikal hulromsoverflate-emitterende laser (VCSEL). I 1977 foreslo en forskergruppe ledet av professor Kenichi Iga ved Tokyo Institute of Technology først ideen om å produsere en vertikal hulromsoverflate-emitterende laser (VCSEL), og i 1979 pulserte den første VCSEL-laseren som kunne betjenes ved en temperatur på 77. K ble realisert.
VCSEL-laseren består av en distribuert Bragg-reflektor (DBR) øverst og nederst, og en lysemitterende sonestruktur i midten.
VCSELs tilbyr flere fordeler i forhold til andre typer lasere, inkludert:
1. Enkel fabrikasjon og integrasjon: VCSEL-er er relativt enkle å fremstille ved bruk av standard halvlederprosesser og kan integreres med andre elektroniske komponenter for å danne svært integrerte systemer.
2. Høy effektivitet: VCSELs høye elektrisk-optiske konverteringseffektivitet gjør det mulig å oppnå høy lyseffekt ved lav effekt, for eksempel for optisk kommunikasjon, optisk lagring og andre felt.
3. Høy hastighet: VCSELer kan nå hastigheter på flere gigabit per sekund (Gbps), noe som gjør dem egnet for høyhastighets dataoverføring.
4. Smal stråle: VCSELs stråle er veldig smal, noe som muliggjør bedre fokusering og posisjonering, egnet for LIDAR, optisk kommunikasjon og andre felt.
5. Lang levetid: VCSEL-er har lang levetid og kan opprettholde en stabil utgang over lang tid.
6. Lave kostnader: VCSELs relativt lave produksjonskostnad gir mulighet for masseproduksjon og er egnet for store applikasjoner.
VCSEL har fordeler i produksjonskostnader, kraftkonverteringseffektivitet, hastighet, integrasjon, etc., så det er mye brukt i optisk kommunikasjon, optisk lagring, LIDAR, biomedisinsk og andre felt. Ifølge Yole Research vil det globale VCSEL-markedet vokse fra USD 1,2 milliarder i 2021 til USD 2,4 milliarder innen 2026, med en CAGR på 13,6 prosent i perioden.
For det andre, hvorfor VCSEL med DPC-substrat
DPC keramisk substrat har mange egenskaper som høy termisk ledningsevne, høy isolasjon, høy linjenøyaktighet, høy overflateflathet og termisk ekspansjonskoeffisient matchet med brikken, og kan sammenkobles vertikalt, etc., som i stor grad oppfyller innkapslingskravene til VCSELs, og har et bredt spekter av prospekter i anvendelsen av VCSELs.
1. God varmespredning
VCSEL-brikkekonverteringseffektiviteten er lav, noe som fører til alvorlige varmespredningsproblemer, vertikal sammenkobling av DPC-substrat, dannelse av intern uavhengig ledende kanal, selve keramikken er både en isolator, men også varmespredning, for å oppnå termoelektrisk separasjon.
2. Høy pålitelighet
VCSEL-brikkeeffekttettheten er veldig høy, må vurdere chip- og substratets termiske ekspansjonsmisforhold forårsaket av stressproblemet, og keramisk substrat med VCSEL-høy matchende termisk ekspansjonskoeffisient. I tillegg kan DPC keramisk substrat realisere metallrammen og det keramiske substratet til støping i ett stykke, tett integrert, og unngå ettermonteringsprosessen med ytterligere limprosess, innrettingsnøyaktighet og andre problemer, så vel som påliteligheten til limets aldringsproblemer.
3. Vertikal sammenkobling
VCSEL-pakker må settes opp til linsen over brikken, det vil si at substratet må gjøres til et tredimensjonalt kammer, DPC-substrat har en svært pålitelig vertikal sammenkoblingsfordeler for vertikal eutektisk sveising.
