Y9T174 NPN型PCSEL

更新时间:2023-06-25 07:06:31 阅读量:801

一般情况下,咱们的激光器,VCSEL、PCSEL都是PN型结构,用PN半导体二极管输运电流,用于发光的能量泵浦来源。

今年滨松有一个1550nm的NPN型的PCSEL,选1550nm波长是比9xxnm波长对眼睛的伤害更小。400-1400nm的波长刚好会通过眼球聚焦到眼底,形成灼伤。这写了很多,不难理解。

NPN型的PCSEL,是用来提高电光效率的,可实际上输运电流依然采用的PN正偏压的电流,并没有采用咱们传统理解的双极性晶体管的放大作用。今天略聊几句这个NPN的目的。

比如一个800μm长宽的PCSEL芯片,大多数会看到两个电极,一个环状的,环内是来做光孔的,金属层需要避让。底部就是平面电极。一般的PCSEL的光孔有几百个微米,比传统的VCSEL的光孔径要大很多,VCSEL用于激光雷达,还需要组成阵列/多结来实现等效的大功率。


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切开看内部,二维光栅,通过谐振产生干涉,实现干涉放大。

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对于材料体系而言,Y9T172 单模和多模对应什么波长?

波长的设计与材料的带隙相关,大多数场景下,650-1060nm采用GaAs系列,1260-1650nm采用InP系列。大多数啊,咱不做绝对化,芯片的设计看似千变万化,实则不离其宗。


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如果用传统的PN二极管做激光器

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P型InP的形成,一般是通过掺入Zn,金属离子的两个特点,困扰了我们的激光器性能,一个是金属扩散,另一个是金属吸收,扩散导致设计失控,吸收导致光的损耗,

我们写过无数遍,为什InP调制器从PN变成NIPN的结构,来降低吸收。也写过华为的InP基CW激光器采用非对称结构设计,P型半导体减薄,N型增厚,让光场尽量处于N型半导体中,避免P型中的金属吸收损耗。比如(2023OFC PPT汇编中写的)旭创的大功率CW DFB,在N型InP中插入InGaAs光场下拉层,把光拉倒N型半导体,降低P型损耗,提高电光效率,降低功率密度,提高饱和功率,支持大功率激光器设计,等等等等。

为什么采用各种各样的设计来阻挡Zn离子的扩散。Y9T8 高速激光器芯片中的金属扩散

同样,设计1550nm更安全的激光器波长,PCSEL也面临P型InP中Zn离子扩散导致的性能受限以及损耗增大的双重考验。


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首先,改变光子晶体的位置

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把光子晶体移到N型那一侧去。远离扩散源

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其次,减薄P型半导体,用NPIN的结构来降低P型损耗。这个思路与高速相干模块中的InP调制器的NIPN结构是异曲同工之妙,都是为了降低P型损耗。这个I是本征层的量子阱层,有时候写一下,有时候不写。把这个I忽略掉后,就是PN转为NPN的结构,多用N型降低损耗,选择PN用来导入电流。


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因为外延叠层,上下都是N型,所以P型半导体的接触层,需要中间挖槽后镀金属。所以P型半导体是凹槽内的金属。


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关于《OFC2023光学器件进展》


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