VCSEL レーザー ダイオード

EEL レーザーと VCSEL を比較すると、VCSEL をさまざまな点で優れたテクノロジーにする明確な違いがいくつかあります。

構造と機能:

最も顕著な違いの 1 つは、その構造にあります。 EEL レーザーは薄くて長く、端から光を放射するため、拡張性とパフォーマンスの一貫性が制限されます。一方、VCSEL はコンパクトで表面から発光するため、性能の一貫性を維持しながら量産が容易です。これは細いストローと広く開いた漏斗を比較するようなもので、デザインの違いは機能に大きな影響を与える可能性があります。

電力効率:

消費電力に関しては、VCSEL レーザーがはるかに優れています。 EEL レーザーよりも消費電力がはるかに少ないため、効率的なパフォーマンスが必要なアプリケーションに最適です。これは、エネルギー効率への関心が高まっているデータセンターや家庭用電化製品では特に重要です。より少ないエネルギーで同じかそれ以上の結果が得られるのに、なぜエネルギーを無駄にするのでしょうか?

光通信性能:

VCSEL 技術は光通信の分野でも注目を集めています。 EEL レーザーよりも高速かつ効率的にデータを送信できる VCSEL は、高速データ送信に最適なソリューションになりつつあります。これは、高速で信頼性の高いデータ交換への依存がますます高まっている世界において重要です。

垂直共振器面発光レーザー (VCSEL) には、他のタイプのレーザーに比べてさまざまな利点があります。これらの利点には次のものが含まれます。 表面発光により、アドレス指定可能なアレイに設計の柔軟性が提供されます。レーザー波長の温度依存性が低い。優れた信頼性。ウエハーレベルの製造プロセス。これらの特徴により、VCSEL は従来の端面発光ダイオード レーザーや LED よりも幅広い用途に適しています。 BrandNewTech VCSEL テクノロジーには、エピタキシャル構造とチップ設計、エピタキシャル成長、フロントエンドとバックエンドの処理、パッケージング、高度なテストとシミュレーションが含まれます。現在、VCSEL は、短距離リンク、相互接続、ローカル ネットワーク (LAN、SANS など) におけるデータ伝送用の光源として確立されています。これらのアプリケーションでは、VCSEL はデジタル信号の送信のためにオンオフ変調されます。 ＶＣＳＥＬのアナログ変調に関する最近の研究は、ＶＣＳＥＬが、例えば、移動体通信用のセルラーシステムのアンテナ遠隔制御に使用される無線ファイバー（ＲｏＦ）ネットワークにおけるＲＦおよびマイクロ波信号の送信にも適した光源であることを示している。他にも多くの利点があります。 高効率: VCSEL は効率が高く、比較的低い入力電力で多くの光出力を生成できます。そのため、エネルギー効率が重要となるさまざまな用途に適しています。低コスト: VCSEL は製造が比較的簡単であるため、他のタイプのレーザーよりも製造コストが低くなります。低発熱: VCSEL は発熱が非常に少ないため、放熱が懸念される小型デバイスでの使用に適しています。高信頼性: VCSEL は高い信頼性と長い耐用年数を備えているため、ダウンタイムが許されないミッションクリティカルなアプリケーションに適しています。汎用性: VCSEL はさまざまな波長で動作するように設計でき、高速で変調できるため、幅広いアプリケーションに適しています。

VCSEL ベースのセンサーは、距離と速度を 3 次元で測定でき、プロ向けおよび民生用アプリケーション向けにすでに大量に生産されています。これにはいくつかの物理原理が使用されます。VCSEL は監視カメラの赤外線照明として使用されます。高出力アレイと結像光学系を組み合わせることで、数百メートルの範囲にわたってシーンに均一な照明を提供します。飛行時間法では、パルス VCSEL を光源として、低デューティ サイクルの強力な単一パルスまたはパルス列として使用します。背景光に対する感度と距離による信号の大きな減衰のため、最大 100 メートルの距離では数ワットのレーザー出力が必要です。 VCSEL アレイは電力の拡張性を可能にし、より高い電力密度で非常に短いパルスを供給できます。アプリケーションは、スマートフォンの拡張機能から産業用センサー、ドライバー支援や自動運転用の自動車用 LiDAR まで多岐にわたります。自己混合干渉法は、キャビティ内に散乱して戻されるコヒーレントなレーザー光子を使用して機能します。したがって、周囲光の影響を受けません。この方法は、最大 1 メートルの距離にわたってターゲットの速度と距離を非常に高い精度で測定するために使用されます。統合フォトダイオードと回折格子安定偏光を備えたシングルモード VCSEL により、非常にコンパクトでコスト効率の高い製品が実現します。コンピュータ入力デバイスのよく知られた用途に加えて、最高 250 km/h の自動車の対地速度測定など、さらに高精度の新しい用途も研究されています。すべての測定方法は、堅牢性、温度安定性、統合光学および電子パッケージングの可能性などの既知の VCSEL 特性を活用します。このため、VCSEL センサーは消費者市場および自動車市場における新しい大規模アプリケーションに最適です。

現在、VCSEL は主にデータ通信に使用されています。 VCSEL市場は、スマートフォン、LiDAR、5G、IoTデバイスとテクノロジーの需要の変化と成長に伴い、大幅に成長すると予想されています。単一アレイ上に複数のレーザーを作成するのは非常に簡単であるため、出力がワットやキロワットに上昇し続ける限り、VCSEL は今後数十年間、この種の新興技術で使用される大きな可能性を秘めています。特に産業用および 3D センシングの次世代製品では、設計と性能のニーズを満たすために VCSEL を大規模に導入する必要があります。 2 つまたは 3 つの VCSEL を 1 つのチップ上に組み合わせると、センシング アプリケーションでの高精度の速度測定に使用できます。たとえば、2017 年に発売された iPhone X は、顔認識を可能にするために 3 つの VCSEL を使用しました。画期的な製品は、VCSEL が単一チップ上に一度に数千、さらには数百万に結合されるときに生まれます。 1 万個の VCSEL を組み合わせることで、自動運転車などに LiDAR テクノロジーを広く消費者に採用できるようになります。