Keuze van de ideale laserbron: Randemissie-halfgeleiderlaser, deel twee

Keuze van ideaalLaserbronRandemissieHalfgeleiderlaserDeel twee

4. Toepassingsstatus van randemissie-halfgeleiderlasers
Vanwege het brede golflengtebereik en het hoge vermogen worden randemitterende halfgeleiderlasers met succes toegepast in vele sectoren, zoals de automobielindustrie, optische communicatie enlasermedische behandeling. Volgens Yole Developpement, een internationaal gerenommeerd marktonderzoeksbureau, zal de markt voor edge-to-emit lasers in 2027 groeien tot 7,4 miljard dollar, met een samengestelde jaarlijkse groei van 13%. Deze groei zal blijven worden gestimuleerd door optische communicatie, zoals optische modules, versterkers en 3D-sensortoepassingen voor datacommunicatie en telecommunicatie. Voor verschillende toepassingsvereisten zijn in de industrie verschillende EEL-structuurontwerpen ontwikkeld, waaronder: Fabripero (FP) halfgeleiderlasers, Distributed Bragg Reflector (DBR) halfgeleiderlasers, external cavity laser (ECL) halfgeleiderlasers en distributed feedback halfgeleiderlasers (DFB-laser), kwantumcascade-halfgeleiderlasers (QCL) en laser diodes met een breed spectrum (BALD).

Door de toenemende vraag naar optische communicatie, 3D-sensortoepassingen en andere gebieden, neemt ook de vraag naar halfgeleiderlasers toe. Daarnaast vullen randemitterende halfgeleiderlasers en verticaal-caviteitsoppervlakte-emitterende halfgeleiderlasers elkaars tekortkomingen aan in opkomende toepassingen, zoals:
(1) Op het gebied van optische communicatie worden de 1550 nm InGaAsP/InP Distributed Feedback (DFB) laser EEL en de 1300 nm InGaAsP/InGaP Fabry-Pero EEL veelvuldig gebruikt voor transmissieafstanden van 2 tot 40 km en transmissiesnelheden tot 40 Gbps. Bij transmissieafstanden van 60 tot 300 meter en lagere transmissiesnelheden zijn echter VCSELs gebaseerd op 850 nm InGaAs en AlGaAs dominant.
(2) Verticale-caviteit-oppervlakte-emitterende lasers hebben als voordelen een klein formaat en een smalle golflengte, waardoor ze veelvuldig worden gebruikt in de consumentenelektronicamarkt. De helderheids- en vermogensvoordelen van randemitterende halfgeleiderlasers maken de weg vrij voor toepassingen in teledetectie en hoogvermogenverwerking.
(3) Zowel randemitterende halfgeleiderlasers als verticaal-holte-oppervlakte-emitterende halfgeleiderlasers kunnen worden gebruikt voor liDAR op korte en middellange afstand om specifieke toepassingen te realiseren, zoals detectie van dode hoeken en het verlaten van de rijstrook.

5. Toekomstige ontwikkeling
De randemitterende halfgeleiderlaser heeft als voordelen een hoge betrouwbaarheid, miniaturisatie en een hoge lichtopbrengstdichtheid, en kent brede toepassingsmogelijkheden in optische communicatie, LiDAR, de medische sector en andere gebieden. Hoewel het productieproces van randemitterende halfgeleiderlasers relatief volwassen is, is het, om te voldoen aan de groeiende vraag van de industriële en consumentenmarkt naar randemitterende halfgeleiderlasers, noodzakelijk om de technologie, het proces, de prestaties en andere aspecten van randemitterende halfgeleiderlasers continu te optimaliseren. Dit omvat: het verminderen van de defectdichtheid in de wafer; het vereenvoudigen van de processtappen; het ontwikkelen van nieuwe technologieën ter vervanging van de traditionele slijpschijf- en mesprocessen voor het snijden van wafers, die gevoelig zijn voor het introduceren van defecten; het optimaliseren van de epitaxiale structuur om de efficiëntie van de randemitterende laser te verbeteren; en het verlagen van de productiekosten. Bovendien is het, omdat het uitgangslicht van de randemitterende laser zich aan de rand van de halfgeleiderlaserchip bevindt, moeilijk om kleine chips te verpakken. Het bijbehorende verpakkingsproces moet daarom nog verder worden doorbroken.