Diodo Laser VCSEL

Ao comparar os lasers EEL com os VCSELs, existem algumas diferenças claras que tornam os VCSELs uma tecnologia superior em muitos aspectos.

Estrutura e Funcionalidade:

Uma das diferenças mais notáveis ​​está na sua estrutura. Os lasers EEL são finos, longos e emitem luz da borda, o que limita sua escalabilidade e consistência de desempenho. Os VCSELs, por outro lado, são compactos e emitem luz da superfície, facilitando a produção em massa e mantendo a consistência do desempenho. É como comparar um canudo estreito com um funil bem aberto, e a diferença no design pode ter um impacto drástico na funcionalidade.

Eficiência energética:

Quando se trata de consumo de energia, os lasers VCSEL estão muito à frente. Eles consomem muito menos energia que os lasers EEL, o que os torna ideais para aplicações que exigem desempenho eficiente. Isto é especialmente importante em data centers e produtos eletrônicos de consumo, onde a eficiência energética é uma preocupação crescente. Por que desperdiçar energia quando você pode obter resultados iguais ou até melhores com menos energia?

Desempenho de comunicações ópticas:

A tecnologia VCSEL também está causando sucesso no campo das comunicações ópticas. Capazes de transmitir dados de forma mais rápida e eficiente do que os lasers EEL, os VCSELs estão se tornando a solução preferida para transmissão de dados em alta velocidade. Isto é significativo num mundo que depende cada vez mais de uma troca de dados rápida e fiável.

Os lasers emissores de superfície de cavidade vertical (VCSELs) oferecem várias vantagens sobre outros tipos de lasers. Essas vantagens incluem: Emissão de superfície, proporcionando flexibilidade de projeto para arrays endereçáveis; Dependência de baixa temperatura do comprimento de onda do laser; Excelente confiabilidade; Processo de fabricação em nível de wafer. Esses recursos tornam os VCSELs mais adequados para uma ampla gama de aplicações do que os tradicionais lasers de diodo emissor de borda e LEDs. A tecnologia BrandNewTech VCSEL inclui estrutura epitaxial e design de chip, crescimento epitaxial, processamento front-end e back-end, embalagem e testes e simulação avançados. O VCSEL é, hoje, uma fonte de luz estabelecida para transmissão de dados em links de curta distância, interconexões e redes locais (LANs, SANS, etc.). Nestas aplicações, o VCSEL é modulado on-off para transmissão de sinais digitais. Trabalhos recentes sobre modulação analógica de VCSELs indicam que VCSELs são fontes de luz adequadas também para a transmissão de sinais de RF e microondas em, por exemplo, redes de rádio sobre fibra (RoF) usadas em antenas remotas em sistemas celulares para comunicação móvel. Existem muitas outras vantagens: Alta Eficiência: VCSELs são altamente eficientes e podem produzir muita luz com potência de entrada relativamente baixa. Isto os torna adequados para uma variedade de aplicações onde a eficiência energética é importante. Baixo custo: Os VCSELs são relativamente simples de fabricar e, portanto, são mais baratos de produzir do que outros tipos de lasers. Baixa geração de calor: os VCSELs geram muito pouco calor, tornando-os adequados para uso em dispositivos compactos onde a dissipação de calor é uma preocupação. Alta Confiabilidade: Os VCSELs possuem alta confiabilidade e longa vida útil, tornando-os adequados para aplicações de missão crítica onde o tempo de inatividade não é uma opção. Versatilidade: Os VCSELs podem ser projetados para operar em uma variedade de comprimentos de onda e podem ser modulados em altas velocidades, tornando-os adequados para uma ampla gama de aplicações.

Os sensores baseados em VCSEL podem medir distância e velocidade em três dimensões e já são produzidos em grandes quantidades para aplicações profissionais e de consumo. Ele utiliza vários princípios físicos: VCSELs são usados ​​como iluminação infravermelha para câmeras de vigilância. Matrizes de alta potência combinadas com óptica de imagem fornecem iluminação uniforme de cenas em um alcance de centenas de metros. O método de tempo de voo usa VCSELs pulsados ​​como fontes de luz, seja como pulsos únicos intensos com um ciclo de trabalho baixo ou como trens de pulsos. Devido à sensibilidade à luz de fundo e à forte atenuação do sinal com a distância, são necessárias potências de laser de vários watts em distâncias de até 100 metros. Os arrays VCSEL permitem escalabilidade de potência e podem fornecer pulsos muito curtos em densidades de potência mais altas. As aplicações variam de funcionalidade estendida em smartphones a sensores industriais e LiDAR automotivo para assistência ao motorista e direção autônoma. A interferometria de automistura funciona com fótons de laser coerentes que são espalhados de volta para a cavidade. É, portanto, insensível à luz ambiente. O método é usado para medir a velocidade e a distância do alvo com altíssima precisão em distâncias de até um metro. VCSELs monomodo com fotodiodos integrados e polarização estabilizada por grade permitem produtos muito compactos e econômicos. Além das aplicações bem conhecidas de dispositivos de entrada de computador, novas aplicações com precisão ainda maior também estão sendo investigadas, como para medição de velocidade automotiva até 250 km/h. Todos os métodos de medição exploram propriedades conhecidas do VCSEL, como robustez, estabilidade de temperatura e o potencial para embalagens ópticas e eletrônicas integradas. Isso torna os sensores VCSEL ideais para novas aplicações em larga escala nos mercados de consumo e automotivo.

Atualmente, os VCSELs são usados ​​principalmente em comunicações de dados. Espera-se que o mercado VCSEL cresça significativamente à medida que a demanda por smartphones, LiDAR, 5G e dispositivos e tecnologias IoT mudam e crescem. Como é muito fácil fabricar vários lasers em um único conjunto, os VCSELs terão grande potencial para uso nesses tipos de tecnologias emergentes nas próximas décadas, desde que a potência continue a aumentar para watts e quilowatts. Os produtos de próxima geração em detecção industrial e 3D, em particular, exigirão grandes implantações de VCSELs para atender às necessidades de design e desempenho. Quando dois ou três VCSELs são combinados em um único chip, eles podem ser usados ​​para medição de velocidade de alta precisão em aplicações de detecção. Por exemplo, o iPhone X lançado em 2017 utilizou três VCSELs para permitir o reconhecimento facial. Produtos inovadores ocorrem quando VCSELs são combinados em milhares ou até milhões de uma vez em um único chip. Dez mil VCSELs combinados permitiriam a adoção generalizada da tecnologia LiDAR pelos consumidores, como para carros autônomos.