VCSELlähteillä

VCSEL-lähteet (Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers) ovat puolijohdelaserlähteitä, joiden emittoiva pinta on suunnattu suoraan laitteen yläpinnoille. Rakenteessa aktiivinen kerros on sijoitettu kahden korkean heijastavuuden DBR-peilin väliin, jolloin muodostuu pystysuuntainen resonanssikammio. Tämän geometrian ansiosta valmistus voidaan tehdä wafer-tasolla suurissa määrissä, ja laitteet soveltuvat helposti 2D- tai matriisi-integraatioon sekä tiivistettyyn pakkaukseen.

Ominaisuudet ja etuja: VCSEL-lähteet tarjoavat matalan kynnystehon, korkean hyötysuhteen ja hyvin pyöreän, symmetrisen emittoivan säteen, joka on helppo kytkeä kuituun. Ne ovat kompakteja, kustannustehokkaita suurissa tuotantoerissä ja mahdollistavat korkean pakkaustiheyden sekä helpon monilähteisen tai valmiin matriisiratkaisujen toteuttamisen. Säteilyn saamista voidaan hallita käyttämällä erilaisia kytkentä- ja optiikkaratkaisuja, mikä tekee VCSEL-lähteistä suosittuja sekä kiinteän että mobiilin viestinnän sovelluksissa.

Käyttökohteet: kaupallisissa tuotteissa VCSEL-lähteitä käytetään erityisesti lyhyen etäisyyden optisissa linkeissä datakeskuksissa, sekä kompakteissa 3D-sensointi- ja kasvojentunnistusjärjestelmissä. Niitä löytyy myös teollisesta automaatiosta, prototyyppiprojekteista sekä tutkimuslaitteistosta. Yleisimmät kaupalliset emittoivat noin 850 nm tai 980 nm aallonpituudella, ja kehitystyö etenee kohti pidempiä aallonpituuksia kuten 1310–1550 nm InP-pohjaisilla rakenteilla.

Haasteet ja kehitys: lämpötilan vaihtelut vaikuttavat emittoivan spektrin ja tehokkuuden stabiilisuuteen, mikä vaatii hyvää termistä hallintaa ja pakkausratkaisuja. Lisäksi voimakkaasti tiivistetyissä 2D- tai matriisi-implementaatioissa hallinta- ja syöttörajat sekä single- ja multi-mode -tila voivat asettaa suunnittelun haasteita. Silti VCSEL-teknologia kehittyy nopeasti, ja sen odotetaan jatkavan rooliaan lyhyen matkan optisessa viestinnässä sekä kosketus- ja syvyystunnistustekniikoissa.

---