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VCSEL激光器 - 筱晓光子产品介绍⑥
2021-07-28

垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser),简称VCSEL,是一种半导体激光器,其激光垂直于顶面射出。以砷化镓半导体材料为基础研制,不同于LED(发光二极管)和LD(激光二极管)。结构由镜面,有源层和金属接触层组成。两个发射镜分别为P型,N型布拉格发射器。有源区有量子肼组成,在P型DBR外表面制作金属接触层,形成欧姆接触,并在P型DBR上制作一个圆形出口,输出激光。它具有较小的远场发散角,发散角光束窄且圆;并且阈值电流低,调制频率高,能达到300KHz。通过改变激光电流跟温度可以实现波长调谐。内置TEC和PD的包装,它专为高速光纤通信而设计。


VCSEL激光器优势


7 Pin小尺寸

非球面透镜帽

集成TEC控制温度稳定

输出功率1.6mW

单模,可以通过C-L波段

具有宽谱调谐范围:>8nm

快速波长调谐(~100KHz)


VCSEL激光器结构


微信图片_20210728130502.jpg


VCSEL激光的产生主要由三部分组成,即激光工作物质、泵浦源和光学谐振腔。利用泵浦源对工作物质进行激励,形成粒子数反转,发出激光。在通过底部和顶部反射镜组成的谐振腔,在激光腔内放大振荡,并从顶部反射镜输出,输出的光线只集中在中间不带有氧化层的部分输出,形成了垂直腔面的激光发射,从而得到稳定,持续,有一定功率的高质量激光。


技术参数

条件:P=20°C,IO P=2.0mA,除非另有说明(P=芯片背面温度,由TEC控制)


微信图片_20210728130546.jpg



实验数据


我们对于VCSEL激光器进行了相关实验,测量了VCSEL激光器的电压,电流与波长的关系,以及频率的关系。



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VCSEL光谱图



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VCSEL激光器测量底座


1、电压与波长的关系


微信图片_20210728130714.jpg


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我们给激光器加载4-18V的电压,每2V电压增加一个点,测量如上图数据,我们会发现,随着电压的增加,波长随着减小,减小了8nm左右,呈现负向接近线性曲线。



2、电流与波长的关系



微信图片_20210728130754.jpg


我们保持电压恒定,电流调节,从13到25mA,每3mA测试一次,发现电流调节,波长大小变化比较大,且呈现一个正向线性曲线。


3、加载不同频率的变化


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加载5V电压,20KHz频率波形


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加载5V电压,40KHz频率波形



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加载5V电压,60KHz频率波形

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加载5V电压,80KHz频率波形

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加载5V电压,100KHz频率波形



微信图片_20210728131053.jpg


加载5V电压,120KHz频率波形


微信图片_20210728131120.png



加载5V电压,140KHz频率波形


固定给5V电压,调整频率值,得到以上图形,我们的调制频率很高,可以携带更多的信息,响应速度更快