Diodo láser VCSEL

Al comparar los láseres EEL con los VCSEL, existen algunas diferencias claras que hacen de los VCSEL una tecnología superior en muchos sentidos.

Estructura y Funcionalidad:

Una de las diferencias más notables está en su estructura. Los láseres EEL son delgados, largos y emiten luz desde el borde, lo que limita su escalabilidad y consistencia en el rendimiento. Los VCSEL, por otro lado, son compactos y emiten luz desde la superficie, lo que los hace más fáciles de producir en masa y al mismo tiempo mantienen un rendimiento constante. Es como comparar una pajita estrecha con un embudo muy abierto, y la diferencia en el diseño puede tener un impacto drástico en la funcionalidad.

Eficiencia energética:

En lo que respecta al consumo de energía, los láseres VCSEL están muy por delante. Consumen mucha menos energía que los láseres EEL, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren un rendimiento eficiente. Esto es especialmente importante en los centros de datos y la electrónica de consumo, donde la eficiencia energética es una preocupación creciente. ¿Por qué desperdiciar energía cuando puedes obtener los mismos resultados o incluso mejores con menos energía?

Rendimiento de las comunicaciones ópticas:

La tecnología VCSEL también está causando sensación en el campo de las comunicaciones ópticas. Capaces de transmitir datos de forma más rápida y eficiente que los láseres EEL, los VCSEL se están convirtiendo en la solución preferida para la transmisión de datos de alta velocidad. Esto es significativo en un mundo que depende cada vez más de un intercambio de datos rápido y confiable.

Los láseres de emisión superficial de cavidad vertical (VCSEL) ofrecen varias ventajas sobre otros tipos de láseres. Estas ventajas incluyen: Emisión superficial, que proporciona flexibilidad de diseño para conjuntos direccionables; Baja dependencia de la temperatura de la longitud de onda del láser; Excelente confiabilidad; Proceso de fabricación a nivel de oblea. Estas características hacen que los VCSEL sean más adecuados para una amplia gama de aplicaciones que los LED y los láseres de diodos emisores de borde tradicionales. La tecnología BrandNewTech VCSEL incluye estructura epitaxial y diseño de chips, crecimiento epitaxial, procesamiento front-end y back-end, empaquetado y pruebas y simulación avanzadas. El VCSEL es, hoy en día, una fuente de luz consolidada para la transmisión de datos en enlaces de corta distancia, interconexiones y redes locales (LAN, SANS, etc.). En estas aplicaciones, el VCSEL está modulado de encendido y apagado para la transmisión de señales digitales. Trabajos recientes sobre modulación analógica de VCSEL indican que los VCSEL son fuentes de luz adecuadas también para la transmisión de señales de RF y microondas en, por ejemplo, redes de radio sobre fibra (RoF) utilizadas en la comunicación remota de antenas en sistemas celulares para comunicaciones móviles. Hay muchas más ventajas: Alta eficiencia: los VCSEL son altamente eficientes y pueden producir una gran cantidad de luz con una potencia de entrada relativamente baja. Esto los hace adecuados para una variedad de aplicaciones donde la eficiencia energética es importante. Bajo costo: Los VCSEL son relativamente simples de fabricar, por lo que su producción es menos costosa que otros tipos de láseres. Baja generación de calor: los VCSEL generan muy poco calor, lo que los hace adecuados para su uso en dispositivos compactos donde la disipación de calor es una preocupación. Alta confiabilidad: los VCSEL tienen alta confiabilidad y larga vida útil, lo que los hace adecuados para aplicaciones de misión crítica donde el tiempo de inactividad no es una opción. Versatilidad: los VCSEL pueden diseñarse para funcionar en una variedad de longitudes de onda y pueden modularse a altas velocidades, lo que los hace adecuados para una amplia gama de aplicaciones.

Los sensores basados ​​en VCSEL pueden medir distancia y velocidad en tres dimensiones y ya se producen en grandes cantidades para aplicaciones profesionales y de consumo. Utiliza varios principios físicos: los VCSEL se utilizan como iluminación infrarroja para cámaras de vigilancia. Los conjuntos de alta potencia combinados con ópticas de imágenes proporcionan una iluminación uniforme de escenas en un rango de cientos de metros. El método de tiempo de vuelo utiliza VCSEL pulsados ​​como fuentes de luz, ya sea como pulsos únicos intensos con un ciclo de trabajo bajo o como trenes de pulsos. Debido a la sensibilidad a la luz ambiental y a la fuerte atenuación de la señal con la distancia, a distancias de hasta 100 metros se necesitan potencias láser de varios vatios. Los conjuntos VCSEL permiten escalabilidad de energía y pueden entregar pulsos muy cortos con densidades de energía más altas. Las aplicaciones van desde funcionalidad ampliada en teléfonos inteligentes hasta sensores industriales y LiDAR automotriz para asistencia al conductor y conducción autónoma. La interferometría de automezcla funciona con fotones láser coherentes que se dispersan nuevamente en la cavidad. Por tanto, es insensible a la luz ambiental. El método se utiliza para medir la velocidad y la distancia del objetivo con una precisión muy alta en distancias de hasta un metro. Los VCSEL monomodo con fotodiodos integrados y polarización estabilizada por rejilla permiten productos muy compactos y rentables. Además de las conocidas aplicaciones de los dispositivos de entrada de ordenador, también se están investigando nuevas aplicaciones con una precisión aún mayor, como por ejemplo para la medición de la velocidad de avance de automóviles hasta 250 km/h. Todos los métodos de medición aprovechan las propiedades conocidas de VCSEL, como la robustez, la estabilidad de la temperatura y el potencial para el empaquetado integrado de óptica y electrónica. Esto hace que los sensores VCSEL sean ideales para nuevas aplicaciones a gran escala en los mercados de consumo y automoción.

Actualmente, los VCSEL se utilizan principalmente en comunicaciones de datos. Se espera que el mercado de VCSEL crezca significativamente a medida que la demanda de teléfonos inteligentes, dispositivos y tecnologías LiDAR, 5G e IoT cambie y crezca. Dado que es muy fácil fabricar varios láseres en un solo conjunto, los VCSEL tendrán un gran potencial para su uso en este tipo de tecnologías emergentes en las próximas décadas, siempre y cuando la potencia siga aumentando a vatios y kilovatios. Los productos de próxima generación en detección industrial y 3D, en particular, requerirán grandes implementaciones de VCSEL para satisfacer las necesidades de diseño y rendimiento. Cuando se combinan dos o tres VCSEL en un solo chip, se pueden utilizar para mediciones de velocidad de alta precisión en aplicaciones de detección. Por ejemplo, el iPhone X lanzado en 2017 utilizó tres VCSEL para habilitar el reconocimiento facial. Los productos innovadores se producen cuando los VCSEL se combinan en miles o incluso millones a la vez en un solo chip. Diez mil VCSEL combinados permitirían la adopción generalizada de la tecnología LiDAR por parte de los consumidores, por ejemplo, para vehículos autónomos.