单模VCSEL采用环形金属开口用于横向封闭和芯片上的光束成形技术
Optics express
|December 19, 2025
概括
本研究介绍了一种新型的表面微结构垂直腔表面发射激光器 (VCSEL),可以保持高光束质量的单模式运行. 该设备有效地抑制了在广泛的温度范围内的热模式跳转和侧模式降解.
科学领域:
- 光电学是指光电子产品.
- 激光物理 激光物理
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 垂直腔表面发射激光器 (VCSEL) 对于光通信和传感至关重要.
- 在不同温度下维护VCSEL的单模式运行和高光质量是一个重大挑战.
- 在标准VCSEL设计中,热效应会导致模式跳转和性能降低.
研究的目的:
- 开发一个单体VCSEL结构,在广泛的温度范围内实现稳定,高光质的单模式运行.
- 为了抑制热诱导的模式跳转和侧模式退化,没有外部光学组件.
- 通过使用集成的微观结构来增强光学反和横向模式限制.
主要方法:
- 制造一个表面微结构的VCSEL,集成环状金属电解电多层和芯片上的光学微镜头.
- 通过晶圆层级集成,利用Ti/Pt多层进行横向模式限制.
- 使用SiO2 / Ti3O5微镜头来增强光学反.
主要成果:
- 在0°C (8.5mA) 达到4.1mW的单模式输出功率.
- 经过证明的侧模式抑制比率在0-80°C时超过25dB.
- 在40°C (8mA) 时记录了406dB的侧模式抑制比.
结论:
- 拟议的单立体表面微结构VCSEL架构有效地确保了热稳定性和高光束质量的单模式操作.
- 集成的微镜头和多层结构成功地抑制了热降解和模式跳转.
- 这种方法为先进的VCSEL应用提供了紧而高效的解决方案,减少了对外部光学的依赖.


