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发布时间:2018-12-4 14:39:00 访问次数:79 发布企业:深圳市金镇发科技有限公司

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为了保证激射的效果,目前常规获得940nm波段输出的VCSEL主要采用的是InGaAs/AlGaAs量子阱体系作为主流方案,但深圳顺盈科光电股份有限公司产品经理曲力行认为:“这种方案在阱内系统应力以及器件的可靠性表现方面效果不是太好,而这些表现与芯片的寿命以及稳定性息息相关,大多采用这种方案的厂商一般都难以做到长寿命且性能比较稳定的VSCEL器件。因此,我们比较偏向于采用另一种方案,主要是利用InGaAs/GaAsP应变补偿量子阱体系来作为有源区材料,来进行940nm波段的激射和输出,这样能够在获得系统高增益以及内部低阈值电流密度的同时,还能够降低量子阱内

此外,能否获得高反射率的DBR,也决定着芯片最终的光电转换效率以及串联电阻等诸多关键性能参数。因为在众多VSCEL外延层中,发光层上、下两边分别是由四分之一发光波长厚度的高、低折射率交替的外延层形成p-DBR与n-DBR,只有上下DBR的反射率足够大,才能够使得有源区所产生的光子能够在谐振腔内持续振荡并不断放大,提升最终发出的光斑质量以及光电转化率。

对此,某业内人士对记者表示:“因为940 nm VCSEL的DBR是由两种不同Al组分的AlxGa1-xAs材料组成的高反射率膜系,而获得低串联电阻DBR是获得高光电转换效率VCSEL的关键所在。目前,用于3D感测的940nm VCSEL基本上都要求芯片的光电转换效率在35%以上,如果折射率差异越大越可以减少反射镜生长的层数,提升芯片的光电转换效率,简化结构的同时还能够有效降低串联电阻,这几点是相辅相成的。”

那么,如何才能设计出高反射率的DBR呢?曲力行认为,“一般来讲,高反射率的获得有两个条件,第一是高低折射率材料对数够多,第二是高低折射率材料的折射率差别越大,出射光方向可以是顶部或衬底,这主要取决于衬底材料对所发出的激光是否透明,由于砷化镓衬底不吸收940纳米的激光,所以只有让940nm的VSCEL设计成衬底面发光才能获得高反射率的DBR,这对厂商的设计能力有相当高的要求,对很多企业来说仍然是一大短板。而目前,我们通过对衬底的光栅透光性以及材料的折射率等方面进行了一些改进,已经能够让DBR反射率做到比较高的水平,虽然这会在功耗和发热方面做出一些牺牲,但对VSCEL器件最终生成高质量的光斑和提升光电转换率还是大有裨益的。”

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