VCSEL a un large espace d'application et un développement rapide dans la reconnaissance faciale 3D, la réalité augmentée, la détection de cabine automobile ainsi que les voitures autonomes (par exemple LIDAR) et la vision artificielle, etc. C'est également l'une des applications les plus en vogue des substrats céramiques DPC.
I. Qu'est-ce qu'un laser VCSEL ?
Le laser VCSEL est l'abréviation de Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL), une diode laser à semi-conducteur qui émet un faisceau de lumière très efficace verticalement depuis sa surface supérieure. En 1977, un groupe de recherche dirigé par le professeur Kenichi Iga de l'Institut de Tokyo of Technology a d'abord proposé la fabrication d'un laser à émission par la surface à cavité verticale (VCSEL). En 1977, un groupe de recherche dirigé par le professeur Kenichi Iga à l'Institut de technologie de Tokyo a proposé pour la première fois l'idée de fabriquer un laser à cavité verticale émettant par la surface (VCSEL), et en 1979, le premier laser VCSEL pouvant fonctionner de manière pulsée à une température de 77 °C. K a été réalisé.
Le laser VCSEL se compose d'un réflecteur de Bragg distribué (DBR) en haut et en bas et d'une structure de zone émettrice de lumière au centre.
Les VCSEL offrent plusieurs avantages par rapport aux autres types de lasers, notamment :
1. Facilité de fabrication et d'intégration : les VCSEL sont relativement simples à fabriquer à l'aide de processus semi-conducteurs standard et peuvent être intégrés à d'autres composants électroniques pour former des systèmes hautement intégrés.
2. Rendement élevé : Le rendement de conversion électrique-optique élevé de VCSEL lui permet d'atteindre un rendement lumineux élevé à faible puissance, comme pour les communications optiques, le stockage optique et d'autres domaines.
3. Haut débit : les VCSEL peuvent atteindre des vitesses de plusieurs gigabits par seconde (Gbps), ce qui les rend adaptés à la transmission de données à haut débit.
4. Faisceau étroit : le faisceau de VCSEL est très étroit, permettant une meilleure focalisation et un meilleur positionnement, adapté au LIDAR, aux communications optiques et à d'autres domaines.
5. Longue durée de vie : les VCSEL ont une longue durée de vie et peuvent maintenir une sortie stable sur une longue période.
6. Faible coût : le coût de fabrication relativement faible de VCSEL permet une production de masse et convient aux applications à grande échelle.
VCSEL présente des avantages en termes de coût de fabrication, d'efficacité de conversion de puissance, de vitesse, d'intégration, etc., il est donc largement utilisé dans les communications optiques, le stockage optique, le LIDAR, le biomédical et d'autres domaines. Selon Yole Research, le marché mondial du VCSEL passera de 1,2 milliard USD en 2021 à 2,4 milliards USD d'ici 2026, à un TCAC de 13,6 % au cours de la période.
Deuxièmement, pourquoi VCSEL avec substrat DPC
Le substrat céramique DPC présente de nombreuses caractéristiques telles qu'une conductivité thermique élevée, une isolation élevée, une précision de ligne élevée, une planéité de surface élevée et un coefficient de dilatation thermique adapté à la puce, et peut être interconnecté verticalement, etc., ce qui répond largement aux exigences d'encapsulation des VCSEL, et a un large éventail de perspectives dans l'application des VCSEL.
1. Bonne dissipation thermique
L'efficacité de conversion de la puce VCSEL est faible, ce qui entraîne de graves problèmes de dissipation thermique, l'interconnexion verticale du substrat DPC, la formation d'un canal conducteur interne indépendant, la céramique elle-même est à la fois un isolant, mais également une dissipation thermique, pour obtenir une séparation thermoélectrique.
2. Haute fiabilité
La densité de puissance de la puce VCSEL est très élevée, il faut tenir compte de l'inadéquation de la dilatation thermique de la puce et du substrat causée par le problème de contrainte, et du substrat en céramique avec un coefficient de dilatation thermique correspondant élevé VCSEL. De plus, le substrat en céramique DPC peut réaliser le cadre métallique et le substrat en céramique d'un moulage monobloc, étroitement intégré, évitant le processus de post-assemblage du processus de pâte supplémentaire, la précision de l'alignement et d'autres problèmes, ainsi que la fiabilité des problèmes de vieillissement de la colle.
3. Interconnexion verticale
Les boîtiers VCSEL doivent être configurés sur la lentille au-dessus de la puce, c'est-à-dire que le substrat doit être transformé en une chambre tridimensionnelle, le substrat DPC présente des avantages d'interconnexion verticale très fiables pour le soudage eutectique vertical.
