VCSEL-il on lai rakendusruum ja kiire areng 3D-näotuvastuses, liitreaalsuses, auto salongituvastuses, aga ka isejuhtivates autodes (nt LIDAR) ja masinnägemises jne. See on ka üks DPC keraamiliste substraatide kuumimaid rakendusi.
I. Mis on VCSEL-laser?
VCSEL laser on lühend sõnast Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) – pooljuhtidel põhinev laserdiood, mis kiirgab oma pealispinnalt vertikaalselt ülitõhusat valgusvihku. 1977. aastal koostas Tokyo Instituudi prof Kenichi Iga juhitud uurimisrühm. of Technology pakkus esmakordselt välja vertikaalse õõnsuse pinda kiirgava laseri (VCSEL) valmistamise. 1977. aastal pakkus Tokyo Tehnoloogiainstituudi professor Kenichi Iga juhitud uurimisrühm esimest korda välja idee toota vertikaalse õõnsusega pinda kiirgav laser (VCSEL) ja 1979. aastal esimene VCSEL-laser, mida saab kasutada impulsstemperatuuril 77 °C juures. K sai aru.
VCSEL-laser koosneb üla- ja alaosas hajutatud Braggi reflektorist (DBR) ning keskel valgust kiirgavast tsoonistruktuurist.
VCSEL-id pakuvad teist tüüpi laserite ees mitmeid eeliseid, sealhulgas:
1. Valmistamise ja integreerimise lihtsus: VCSEL-e on standardsete pooljuhtprotsesside abil suhteliselt lihtne valmistada ja neid saab integreerida teiste elektroonikakomponentidega, et moodustada väga integreeritud süsteeme.
2. Kõrge kasutegur: VCSEL-i kõrge elektri-optilise muundamise efektiivsus võimaldab saavutada väikese võimsusega suure valgusvõimsuse, näiteks optilise side, optilise salvestuse ja muudes valdkondades.
3. Suur kiirus: VCSEL-id võivad jõuda kiiruseni mitu gigabitti sekundis (Gbps), mistõttu need sobivad kiireks andmeedastuseks.
4. Kitsas valgusvihk: VCSELi kiir on väga kitsas, võimaldades paremat teravustamist ja positsioneerimist, sobib LIDAR-i, optilise side ja muude väljade jaoks.
5. Pikk eluiga: VCSEL-idel on pikk kasutusiga ja need suudavad säilitada stabiilse väljundi pika aja jooksul.
6. Madalad kulud: VCSEL-i suhteliselt madalad tootmiskulud võimaldavad masstootmist ja sobivad suuremahulisteks rakendusteks.
VCSEL-il on eelised tootmiskuludes, võimsuse muundamise efektiivsuses, kiiruses, integreerimises jne, seetõttu kasutatakse seda laialdaselt optilises sides, optilises salvestuses, LIDAR-is, biomeditsiinis ja muudes valdkondades. Yole Researchi andmetel kasvab ülemaailmne VCSEL-i turg 1,2 miljardilt USA dollarilt 2021. aastal 2,4 miljardile USA dollarile 2026. aastaks, kusjuures CAGR on sel perioodil 13,6 protsenti.
Teiseks, miks VCSEL DPC substraadiga
DPC keraamilisel substraadil on palju omadusi, nagu kõrge soojusjuhtivus, kõrge isolatsioon, kõrge joonte täpsus, suur pinnatasasus ja soojuspaisumise koefitsient, mis on kooskõlas kiibiga ning seda saab vertikaalselt omavahel ühendada jne, mis vastab suuresti VCSEL-ide kapseldamise nõuetele ja on VCSEL-ide rakendamisel lai valik väljavaateid.
1. Hea soojuse hajumine
VCSEL-i kiibi muundamise efektiivsus on madal, mis põhjustab tõsiseid soojuse hajumise probleeme, DPC substraadi vertikaalset ühendamist, sisemise sõltumatu juhtiva kanali moodustumist, keraamika ise on nii isolaator kui ka soojuse hajumine, et saavutada termoelektriline eraldamine.
2. Kõrge töökindlus
VCSEL-i kiibi võimsustihedus on väga kõrge, tuleb arvestada pingeprobleemist põhjustatud kiibi ja substraadi soojuspaisumise mittevastavust ning VCSEL-i kõrge sobiva soojuspaisumisteguriga keraamilist substraati. Lisaks võib DPC keraamiline substraat realiseerida ühes tükis vormitud metallraami ja keraamilise substraadi, mis on tihedalt integreeritud, vältides täiendava pastaprotsessi monteerimisjärgset protsessi, joondamise täpsust ja muid probleeme, samuti liimi vananemisprobleemide usaldusväärsust.
3. Vertikaalne ühendus
VCSEL-i paketid tuleb seadistada kiibi kohal oleva läätse külge, st substraadist tuleb teha kolmemõõtmeline kamber, DPC-substraadil on vertikaalse eutektilise keevitamise jaoks väga töökindlad vertikaalse ühendamise eelised.
