Οι ερευνητές προτείνουν κάθετη επιφάνεια κοιλότητας πολλαπλών διαφραγμάτων που εκπέμπει λέιζερ διαφορετικού μεγέθους και σχήματος


λέιζερ

Πίστωση: Unsplash/CC0 Public Domain

Τα λέιζερ που εκπέμπουν κάθετη επιφάνεια κοιλότητας (VCSEL) αποτελούν τη βάση για οπτικές διασυνδέσεις μεγάλου ρυθμού δεδομένων σε κέντρα δεδομένων. Επί του παρόντος, τα VCSEL έχουν αντικαταστήσει τα λέιζερ εκπομπής άκρων για αποστάσεις κάτω των 500 m λόγω των πλεονεκτημάτων τους, όπως η δυνατότητα δοκιμής on-wafer. Η ζήτηση για VCSEL και ειδικότερα συστοιχίες έχει πρόσφατα αυξηθεί σημαντικά λόγω της τάσης για πολυπλεξία μήκους κύματος στα κέντρα δεδομένων και της ανάπτυξης εφαρμογών για αυτοκίνητα όπως το LIDAR μικρής εμβέλειας.


Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο IEEE Xplore και από το Κινεζο-Γερμανικό Κέντρο για την Πράσινη Φωτονική του Bimberg, το Ινστιτούτο Οπτικής, Λεπτής Μηχανικής και Φυσικής του Changchun (CIOMP) της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών ανέφερε πρόοδο στα νέα VCSEL πολλαπλών διαφραγμάτων (με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας). Η ανάπτυξη των VCSEL πολλαπλών διαφραγμάτων οδηγεί σε πλεονεκτήματα απόδοσης, όπως μεγαλύτερη ανατροπή θερμοκρασίας, μεγαλύτερη ισχύ εξόδου και μεγαλύτερο f3dB (η καθοριστική παράμετρος που καθορίζει τον ρυθμό μετάδοσης bit της επικοινωνίας). Αυτό το σχέδιο παρουσιάστηκε πρόσφατα για πρώτη φορά στο ISLC 2021 στο Πότσνταμ της Γερμανίας.

Ο νέος σχεδιασμός βασίζεται στην κατασκευή οξειδωμένων ανοιγμάτων μεταβλητού σχήματος από πολλαπλές χαραγμένες τυφλές οπές οποιασδήποτε γεωμετρικής διάταξης. Μετά την οξείδωση, οι τυφλές τρύπες γεμίζονται με μέταλλο. Οι τυφλές οπές με μέταλλο αφαιρούν αποτελεσματικά τη θερμότητα από τη συσκευή και επιτρέπουν την έγχυση ρεύματος χαμηλής αντίστασης στην ενεργή περιοχή. Ως εκ τούτου, η συσκευή μπορεί να λειτουργεί σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών και υψηλότερων συχνοτήτων. Ένα mesa μπορεί να περιέχει έναν ή περισσότερους εκπομπούς που εξακολουθούν να ταιριάζουν με μια ίνα διαμέτρου 50 μm. Επιπλέον, η νέα διαδικασία κατασκευής MAV είναι συμβατή με το παρόν χυτήριο υποδομής κατασκευής ημιαγωγών.

Το νέο VCSEL πολλαπλών διαφραγμάτων απαιτεί πλήρη επανασχεδιασμό για την υλοποίηση της τελικής συσκευής. Τα κλασικά VCSEL με στενό άνοιγμα οξειδίου εμφανίζουν εκπομπή μονής λειτουργίας σε διακριτό μήκος κύματος, με αποτέλεσμα μικρή ισχύ εξόδου. Νέος σχεδιασμός VCSEL πολλαπλών διαφραγμάτων με n ο αριθμός των διαφραγμάτων που μπορεί να παράγει n αριθμός εκπομπής μονής λειτουργίας στο ίδιο διακριτό μήκος κύματος με n φορές την ισχύ εξόδου, χαμηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας της ενεργού περιοχής, μεγαλύτερο f3dB, σε σύγκριση με την κλασική σχεδίαση VCSEL.

Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα του είναι εκπομπή απλής λειτουργίας με πολύ αυξημένη ισχύ εξόδου, επεκτείνοντας έτσι την απόσταση επικοινωνίας μίας λειτουργίας έως και ένα χιλιόμετρο. Ο συντονισμός του σχήματος του διαφράγματος μακριά από ένα κυκλικό σχήμα θα έχει ως αποτέλεσμα πολωμένη εκπομπή.

Το πιο σημαντικό είναι ότι τα VCSEL πολλαπλών διαφραγμάτων μονής λειτουργίας ή πολλαπλών λειτουργιών θα παρουσιάζουν μικρότερη αντίσταση σε σειρά (σε σύγκριση με το σημερινό κλασικό VCSEL). Επομένως, θα είναι εύκολη η οδήγηση από νέα κυκλώματα οδήγησης CMOS υψηλής ταχύτητας. Η κατανάλωση ενέργειας της μονάδας είναι πολύ χαμηλότερη, κάτι που αποτελεί ουσιαστικό βήμα προς την πράσινη φωτονική.


Βελτιστοποίηση της διάρκειας ζωής του φωτονίου VCSEL για ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας σε ποικίλους ρυθμούς bit


Περισσότερες πληροφορίες:
Ahamed Mansoor et al, VCSEL πολλαπλών διαφραγμάτων: υψηλή ισχύς, χαμηλή αντίσταση, μονή λειτουργία, 2021 27th International Semiconductor Laser Conference (ISLC) (2021). DOI: 10.1109 / ISLC51662.2021.9615903

Παραπομπή: Οι ερευνητές προτείνουν λέιζερ πολλαπλών διαφραγμάτων κάθετης επιφάνειας κοιλότητας που εκπέμπει λέιζερ ποικίλου μεγέθους και σχήματος (2022, 7 Ιανουαρίου) που ανακτήθηκε στις 7 Ιανουαρίου 2022 από τη https://phys.org/news/2022-01-multi-aperture-vertical-cavity-surface -emitting.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Εκτός από κάθε δίκαιη συναλλαγή για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς τη γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.



Source link

By koutsobolis

koutsobolis.com

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *