Caracterização de matrizes VCSEL incluindo análise de polarização

 

Diodos laser estão se tornando indispensáveis em uma infinidade de aplicações do dia a dia e industriais, acelerando assim novas aplicações e tecnologias. Incluem: reconhecimento facial e gestual em eletrônicos de consumo, LiDAR (detecção e medição de luz) no automóvel e processamento de materiais com lasers de diodo de alto desempenho (diodo).

VCSELs estão substituindo os ELEs

Diodos laser podem ser tecnologicamente subdivididos em EELs (laser emissor de borda) e VCSEL (laser emissor de superfície de cavidade vertical). ELs são emissores de borda e emitem horizontalmente até a superfície do chip. Eles só podem ser caracterizados opticamente após as superfícies refletivas serem aderidas às bordas do chip.

Em contraste, os VCSELs – análogos aos LEDs – são emissores de superfície e emitem verticalmente para a superfície do chip. A estrutura da camada incorpora o espelho necessário para a cavidade do laser. Isso permite a caracterização óptica do VCSEL já presente na pastilha. Portanto, o processo de produção dos VCSELs é mais econômico do que o do EEL, resultando em que eles estão substituindo sistemas de laser convencionais em um número crescente de aplicações. A necessidade de sistemas de medição adequados para caracterização óptica eficiente e de alta precisão dessas fontes de luz de banda estreita está aumentando conforme isso. Como o comportamento temporal dos pulsos de laser para muitas aplicações é crítico, a caracterização da duração do pulso até um nanossegundo é importante.

 

Teste 1.
Comparação esquemática da direção de emissão e das propriedades de radiação espacial de LEDs, VCSELs e EELs em relação à superfície do wafer ou chip.

Como os arrays VCSEL devem ser medidos?

Medição de Emissor Único VCSEL (Campo Próximo):
A análise de emissores individuais é indispensável para a caracterização abrangente de matrizes VCSEL. Para atender aos padrões de qualidade dos fabricantes e integradores de VCSEL em laboratório e produção, eles devem ser medidos para determinar defeitos, posição, polarização, desempenho absoluto e alcance angular, bem como seu comprimento de onda de emissor único. Câmeras IR especializadas são necessárias para esse propósito.

Medição de Matriz VCSEL (Farfield):
Para garantir a segurança ocular, as propriedades de radiação espacial de todas as matrizes VCSEL devem ser medidas de forma confiável. No laboratório, isso deve ser feito, por exemplo, com um goniômetro de alta precisão, combinado com um espectrômetro de alta qualidade com calibração rastreável. Na produção, soluções de medição one-shot podem ser aplicadas com um conoscópio ou tela de transmissão em vez do goniômetro.

Medição de pulsos VCSEL:
Como o comportamento temporal dos pulsos de laser é crítico para muitas aplicações, a caracterização da duração do pulso até um nanossegundo é indispensável para os fabricantes de VCSEL. Sistemas de medição adequados exigem excelente resolução espectral, eletrônica de controle de alto desempenho e fotodiodos rápidos para medição de potência, tanto em laboratório quanto em produção.

Medindo o espectro e a potência dos arrays VCSEL:
A potência espectral do arranjo VCSEL é medida em configurações de teste especiais, incluindo espectrorradiômetros de alta qualidade e várias configurações integrativas de esferas integradoras. Recomenda-se o aparecimento de fontes de luz auxiliares como extensão para correção de autoabsorção para precisão.

Baseada nos espectrômetros de alta resolução CAS 140CT-HR e CAS 120-HR e na nova câmara de testes VTC VCSEL, a Instrument Systemss oferece soluções modulares tudo-em-um otimizadas para caracterização VCSEL (testes de produção VCSEL, medição VCSEL).

O desafio: Medição espectral de diodos laser com um orçamento definido de erro e rastreabilidade

Sistemas de medição para diodos laser devem atender a requisitos especiais:

• Alta resolução espectral
• Altos volumes de produção
• Medição de potência espectral de diodos laser pulsados
• Análise 2D de todas as matrizes VCSEL no campo próximo
• Caracterização em campo distante de matrizes VCSEL

Requisitos para medições de pulso:

• Pulsos muito curtos (≥ 1 ns) com correntes extremamente altas (até 15A)
• Altas taxas de amostragem de vários gigahertz
• Processamento rápido de grandes volumes de dados para medir trens de pulsos

 

Nossa solução: câmara de teste VCSEL da Instruments Systems e espectrorradiômetro de alta resolução

Os espectrorradiômetros de matriz de alta resolução CAS 140CT-HR e CAS 120(B)-HR da Instrument  Systems são os principais de nossos sistemas para medição VCSEL. Eles permitem excelente resolução espectral até 0,12 nm e, devido aos seus curtos tempos de integração, são ideais não apenas para uso em laboratório, mas também para volumes de alta taxa de produção em produção.

A Instruments Systems redesenhou sua câmara de teste VCSEL VTC para análise 2D de matrizes VCSEL com análise de emissor único. Ela caracteriza defeitos e dados de posição, potência e emissão de emissores individuais. Em combinação com um de nossos espectrorradiômetros CAS de alta resolução, a câmera VTC é usada para medir comprimentos de onda de emissor único. A adição de uma tela de transmissão atualizará você para um sistema capaz de produção para medir as características de radiação dos emissores em campo distante. Um de nossos goniômetros de campo distante, como o LGS 350, pode ser usado para análise laboratorial.

Nos sistemas de teste VCSEL de Sistemas de Instrumentação, a potência radiante é determinada com uma esfera integradora e espectrorradiômetro calibrados de forma rastreável até PTB ou NIST. A câmera VTC fornecida com calibração de campo plano sempre garante o mais alto nível de precisão da medição.

Sistema PVT 110 All-in-One para Medição de Pulsos em Nanossegundos

A Instrument Systemss desenvolveu o PVT 110 especificamente para a medição temporal de pulsos de nanossegundos. Esse sistema possui uma gama extremamente ampla de aplicações, utilizando diferentes fotodiodos para medição de potência e caracterização de pulsos rápidos, além de medição e análise rápida de todos os fluxos de dados resultantes.

Nota de Aplicação Teste LIV com SpecWin
Soluções Pro Application Note Test Solutions para VCSELs
Ficha de Dados OVT 110 – Ficha de Dados do Testador
VCSEL prensado Artigo de Análise de Campo Próximo ao VTC 4000
“Testes Online do VCSEL”

Clique aqui para experimentar nosso portfólio VCSEL de forma interativa em nosso vídeo:

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