六个方面解析HCSEL激光源及应用

柠檬光子
来源:柠檬光子LEMON Photonics 2024-05-09

HCSEL是什么? 

HCSELHorizontal cavity surface-emitting laser的首字母缩写,即水平腔面发射激光器。 HCSEL是一种半导体激光光源,以化合物半导体材料为基础研制。

 

HCSEL类似于EEL(边发射激光器)的结构,水平谐振的激光腔内通过衍射光学方法,形成垂直于激光振荡方向的表面出光。HCSEL发射光源分为快轴与慢轴两个方向。通常HCSEL器件的工作波长为920nm976nm1310nm等。

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HCSEL激光器结构示意图

 

目前市面上,已成型商业化的HCSEL系列产品是柠檬光子独家自主设计研发的芯片,并配备自主开发的关键设备,具有行业先发优势技术壁垒。根据应用及客户需求,柠檬光子可定制设计开发HCSEL模组产品及解决方案。

 

衍射式HCSEL的出光形式和特点:

 

HCSEL光源发散角分为快轴与慢轴两个方向,柠檬光子独家研发的HCSEL慢轴全角小于0.5°近似平行光,快轴发散角全角15°,因此HCSEL是天然的线光源

 

通过芯片内置DOE耦合输出,HCSEL频率稳定且可防反馈。单个芯片的功率增加可简单通过增加芯片尺寸和出光口径来实现。柠檬光子的HCSEL单芯片尺寸可以在小于1mm ~ 10mm定制,并在晶圆层面形成阵列排布。


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柠檬光子HCSEL激光器发光形式

 

HCSELVCSELEEL比较   

 

有别于LED(发光二极管)光源,HCSEL具有水平谐振,腔垂直出光面的特点,融合了VCSEL在晶圆级别整体流片和易于封装EEL长腔长、大功率的优点

VCSEL相比较:HSCELVCSEL光束质量优、偏振度优、信噪比高。

窄光谱线宽:光谱线宽窄,波长稳定,便于3D传感和LiDAR应用有效滤除噪声。

光束质量优异:优异的光束质量降低光学整形难度。

偏振度优异:优异的偏振度利于传感探测和光学合束。

 

EEL比较:HSCELEEL功率高、输出口径大、制造工艺简单。

高单管功率:超高的单管功率减少芯片使用数量,降低成本。

大输出口径:大输出口径赋予超高的芯片可靠性。

制造工艺简单:简单的芯片制造工艺从理论上保证成本低于EEL

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EEL,VCSEL,HCSEL光源特点

 

HCSEL重要优势  

 

其简单的芯片制造工艺从理论上保证成本比EELVCSEL更可控。柠檬光子HCSEL既能做到大功率高可靠性,又能做到低成本,是性价比最高的激光光源。

  • 超高的单管功率: 可实现峰值功率数百瓦
  • 大输出口径: 赋予超高的芯片可靠性
  • 光谱线宽窄: 波长稳定,便于3D传感和LiDAR应用有效滤除噪声
  • 优异的光束质量: 降低光学整形难度,提高光场锐利度
  • 优异的偏振度: 利于传感探测和光学合束
  • 可在紧凑封装尺寸内实现高质量线形光场

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柠檬光子HCSEL光源及模组图


下篇,柠檬光子将分享HCSEL产品及行业应用,敬请期待。