VCSEL:llä on laaja sovellusalue ja nopea kehitys 3D-kasvojentunnistuksessa, lisätyssä todellisuudessa, autojen ohjaamon tunnistuksessa sekä itseohjautuvissa autoissa (esim. LIDAR) ja konenäössä jne. Se on myös yksi DPC-keraamisten substraattien kuumimmista sovelluksista.
I. Mikä on VCSEL-laser?
VCSEL laser on lyhenne sanoista Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL), puolijohdepohjainen laserdiodi, joka lähettää erittäin tehokkaan valonsäteen pystysuunnassa yläpinnaltaan. Vuonna 1977 tutkimusryhmä, jota johti professori Kenichi Iga Tokyo Institutesta. of Technology ehdotti ensin pystysuoran ontelopinnan emittoivan laserin (VCSEL) valmistusta. Vuonna 1977 Tokion teknillisen korkeakoulun professori Kenichi Igan johtama tutkimusryhmä ehdotti ensimmäisen kerran ajatusta vertikaalisen ontelopinnan emittoivan laserin (VCSEL) valmistamisesta, ja vuonna 1979 ensimmäisestä VCSEL-laserista, jota voitiin käyttää pulssina 77 °C:n lämpötilassa. K toteutui.
VCSEL-laser koostuu hajautetusta Bragg-heijastimesta (DBR) ylä- ja alapuolella ja valoa emittoivasta vyöhykkeestä keskellä.
VCSEL:t tarjoavat useita etuja muuntyyppisiin lasereihin verrattuna, mukaan lukien:
1. Valmistuksen ja integroinnin helppous: VCSEL:it ovat suhteellisen yksinkertaisia valmistaa käyttämällä tavallisia puolijohdeprosesseja, ja ne voidaan integroida muihin elektronisiin komponentteihin erittäin integroitujen järjestelmien muodostamiseksi.
2. Korkea hyötysuhde: VCSELin korkea sähkö-optinen muunnostehokkuus mahdollistaa korkean valotehon pienellä teholla, kuten optisessa viestinnässä, optisessa tallennustilassa ja muilla aloilla.
3. Suuri nopeus: VCSEL:t voivat saavuttaa useita gigabittejä sekunnissa (Gbps), joten ne soveltuvat nopeaan tiedonsiirtoon.
4. Kapea säde: VCSEL:n säde on erittäin kapea, mikä mahdollistaa paremman tarkennuksen ja paikantamisen, sopii LIDARiin, optiseen viestintään ja muihin kenttiin.
5. Pitkä käyttöikä: VCSEL:illä on pitkä käyttöikä ja ne voivat ylläpitää vakaan tehon pitkän ajan.
6. Alhaiset kustannukset: VCSEL:n suhteellisen alhaiset valmistuskustannukset mahdollistavat massatuotannon ja soveltuvat laajamittaisiin sovelluksiin.
VCSEL:llä on etuja valmistuskustannuksissa, tehon muunnostehokkuudessa, nopeudessa, integraatiossa jne., joten sitä käytetään laajalti optisessa viestinnässä, optisessa tallennustilassa, LIDARissa, biolääketieteessä ja muilla aloilla. Yole Researchin mukaan maailmanlaajuiset VCSEL-markkinat kasvavat 1,2 miljardista dollarista vuonna 2021 2,4 miljardiin dollariin vuoteen 2026 mennessä, ja CAGR on 13,6 prosenttia ajanjaksolla.
Toiseksi miksi VCSEL DPC-substraatilla
DPC-keraamisubstraatilla on monia ominaisuuksia, kuten korkea lämmönjohtavuus, korkea eristys, korkea linjan tarkkuus, korkea pinnan tasaisuus ja lämpölaajenemiskerroin sovitettuna siruun, ja se voidaan liittää pystysuoraan toisiinsa jne., mikä täyttää suuresti VCSEL:ien kapselointivaatimukset ja on laaja valikoima VCSEL-sovellusten mahdollisuuksia.
1. Hyvä lämmönpoisto
VCSEL-sirun muunnostehokkuus on alhainen, mikä johtaa vakaviin lämmönpoistoongelmiin, DPC-substraatin pystysuoraan yhteenliittämiseen, sisäisen itsenäisen johtavan kanavan muodostumiseen, keramiikka itsessään on sekä eriste että lämmönpoisto lämpösähköisen erotuksen saavuttamiseksi.
2. Korkea luotettavuus
VCSEL-sirun tehotiheys on erittäin korkea, on otettava huomioon jännitysongelman aiheuttama sirun ja alustan lämpölaajenemisen epäsuhta sekä keraaminen alusta, jolla on korkea VCSEL-lämpölaajenemiskerroin. Lisäksi DPC-keraamisubstraatti voi toteuttaa metallirungon ja keraamisen alustan yksiosaisesta muovauksesta, tiukasti integroituna, välttäen ylimääräisen tahnaprosessin kokoonpanoprosessin, kohdistustarkkuuden ja muut ongelmat sekä liiman ikääntymisongelmien luotettavuuden.
3. Pystysuuntainen liitäntä
VCSEL-paketit on asetettava sirun yläpuolella olevaan linssiin, eli substraatista on tehtävä kolmiulotteinen kammio, DPC-substraatilla on erittäin luotettava pystysuora liitäntäetu pystysuoraan eutektiseen hitsaukseen.
