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垂直腔面發射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser），簡稱VCSEL,是一種半導體激光器，其激光垂直于頂面射出。以砷化鎵半導體材料為基礎研制，不同于LED（發光二極管）和LD（激光二極管）。結構由鏡面，有源層和金屬接觸層組成。兩個發射鏡分別為P型，N型布拉格發射器。有源區有量子肼組成，在P型DBR外表面制作金屬接觸層，形成歐姆接觸，并在P型DBR上制作一個圓形出口，輸出激光。它具有較小的遠場發散角，發散角光束窄且圓；并且閾值電流低，調制頻率高，能達到300KHz。通過改變激光電流跟溫度可以實現波長調諧。內置TEC和PD的包裝，它專為高速光纖通信而設計。
● 7 Pin 小尺寸
● 非球面透鏡帽
● 集成TEC控制溫度穩定
● 輸出功率1.6mW
● 單模，可以通過C-L波段
● 具有寬譜調諧范圍：>8nm
● 快速波長調諧（~100KHz）
VCSEL激光的產生主要由三部分組成，即激光工作物質、泵浦源和光學諧振腔。利用泵浦源對工作物質進行激勵，形成粒子數反轉，發出激光。在通過底部和頂部反射鏡組成的諧振腔，在激光腔內放大振蕩，并從頂部反射鏡輸出，輸出的光線只集中在中間不帶有氧化層的部分輸出，形成了垂直腔面的激光發射，從而得到穩定，持續，有一定功率的高質量激光。
● TDLAS 測量氣體系統
● 人臉識別
● 激光雷達
● 數據中心，云計算
條件：P=20°C，IO P=2.0mA，除非另有說明(P=芯片背面溫度，由TEC控制)
參數 | 符號 | 值 | 單位 | ||
Min | 典型 | Max | |||
光輸出峰值功率@25 C | P | 1.0 | 1.6 | mW | |
工作偏置電流 | Iop | 0 | 18 | 25 | mA |
工作溫度范圍 | Top | -40 | 25 | 85 | °C |
閾值電流 | Ith | 8 | 12 | mA | |
斜率效率(CW，Tc=25°C) | Se | 0.14 | 0.18 | mW/mA | |
激光驅動電壓 | VCC | 0 | 1.5 | 2.5 | V |
阻力 | RS | 50 | Ω | ||
中心波長 請在訂購單中注明所需的中心波長。 | Δλ | 1525 | 1575 | nm | |
保證調諧范圍 施加正電壓會降低峰值波長。 | λ | 8 | 10 | nm | |
大頻率調諧響應 | fmax | 100 | 200 | - | KHz |
側模抑制比 | SMSR | 30 | 40 | dB | |
線寬(-3dB半高寬)，連續偏壓=IOP | σ | 300 | MHz | ||
相對強度噪聲 | RIN | -128 | dB/Hz | ||
調諧電壓 | Vture | 0 | Test Sheet | Test Sheet | V |
調諧電流 | Itune | 0 | - | 100 | μA |
Tec電壓 | VTEC | 0.35 | 1.5 | V | |
Tec電流 | ITEC | 0.05 | 0.6 | A | |
實驗數據
我們對于VCSEL激光器進行了相關實驗，測量了VCSEL激光器的電壓，電流與波長的關系，以及頻率的關系。
VCSEL光譜圖 VCSEL激光器測量底座
1、電壓與波長的關系
我們給激光器加載4-18V的電壓，每2V電壓增加一個點，測量如上圖數據，我們會發現，隨著電壓的增加，波長隨著減小，減小了8nm左右，呈現負向接近線性曲線。
2、電流與波長的關系
我們保持電壓恒定，電流調節，從13到25mA,每3mA測試一次，發現電流調節，波長大小變化比較大，且呈現一個正向線性曲線。
3、加載不同頻率的變化
加載5V電壓，20KHz頻率波形
加載5V電壓，40KHz頻率波形
加載5V電壓，60KHz頻率波形
加載5V電壓，80KHz頻率波形
加載5V電壓，100KHz頻率波形
加載5V電壓，120KHz頻率波形
加載5V電壓，140KHz頻率波形
固定給5V電壓，調整頻率值，得到以上圖形，我們的調制頻率很高，可以攜帶更多的信息，響應速度更快。
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