Caracterización de matrices VCSEL incluyendo análisis de polarización
Los diodos láser se están volviendo indispensables en multitud de aplicaciones cotidianas e industriales, acelerando así nuevas aplicaciones y tecnologías. Estos incluyen: reconocimiento facial y gestual en electrónica de consumo, LiDAR (detección y medición de luz) en el automóvil y procesamiento de materiales con láseres de diodo de alto rendimiento (diodo).
Los VCSEL están reemplazando a los EEL
Los diodos láser pueden subdividirse tecnológicamente en EELs (láser emisor de borde) y VCSEL (láser emisor superficial de cavidad vertical). Los EEL son emisores de borde y emiten horizontalmente a la superficie del chip. Solo pueden caracterizarse ópticamente después de que las superficies reflectantes hayan sido adheridas a los bordes de la astilla.
En cambio, los VCSEL —análogos a los LED— son emisores superficiales y emiten verticalmente a la superficie del chip. La estructura de la capa incorpora el espejo necesario para la cavidad láser. Esto permite la caracterización óptica del VCSEL ya presente en la oblea. Por tanto, el proceso de producción de VCSEL es más económico que el de EEL, con el resultado de que están reemplazando a los sistemas láser convencionales en un número creciente de aplicaciones. La necesidad de sistemas de medición adecuados para una caracterización óptica eficiente y de alta precisión de estas fuentes de luz de banda estrecha está aumentando en consecuencia. Dado que el comportamiento temporal de los pulsos láser para muchas aplicaciones es fundamental, la caracterización de la duración del pulso hasta un nanosegundo es importante.
Prueba 1.
Comparación esquemática de la dirección de emisión y las propiedades de radiación espacial de LEDs, VCSEL y EELs en relación con la oblea o la superficie del chip.
¿Cómo deberían medirse los arrays VCSEL?
Medición de emisor único VCSEL (campo cercano):
El análisis de emisores individuales es indispensable para la caracterización exhaustiva de los arreglos VCSEL. Para cumplir con los estándares de calidad de los fabricantes e integradores de VCSEL en laboratorio y producción, deben medirse para determinar defectos, posición, polarización, rendimiento absoluto y rango angular, así como su longitud de onda de emisor único. Para este propósito se requieren cámaras IR especializadas.
Medición de matriz VCSEL (campo lejano):
Para garantizar la seguridad ocular, las propiedades de radiación espacial de todas las matrices VCSEL deben medirse de forma fiable. En el laboratorio esto debe hacerse, por ejemplo, con un goniómetro de alta precisión, combinado con un espectrómetro de alta gama con calibración trazable. En producción pueden aplicarse soluciones de medición de un solo disparo con un conoscopio o una pantalla de transmisión en lugar del goniómetro.
Medición de pulsos VCSEL:
Dado que el comportamiento temporal de los pulsos láser es crítico para muchas aplicaciones, la caracterización de la duración del pulso hasta un nanosegundo es imprescindible para los fabricantes de VCSEL. Los sistemas de medición adecuados requieren una excelente resolución espectral, electrónica de control de alto rendimiento y fotodiodos rápidos para la medición de potencia, tanto en laboratorio como en producción.
Medición del espectro y potencia de las matrices VCSEL:
La potencia espectral de la matriz VCSEL se mide en configuraciones de prueba especiales que incluyen espectrorradiómetros de gama alta y varias configuraciones integradoras de esferas integradoras. Se recomienda la aparición de fuentes de luz auxiliares como extensión para la corrección por autoabsorción para mayor precisión.
Basándose en los espectrómetros de alta resolución CAS 140CT-HR y CAS 120-HR y en la nueva cámara de prueba VTC VCSEL, Instrument Systems ofrece soluciones modulares todo en uno que están optimizadas para la caracterización VCSEL (pruebas de producción VCSEL, medición VCSEL).
El reto: Medición espectral de diodos láser con un presupuesto de error y trazabilidad definidos
Los sistemas de medición para diodos láser deben cumplir requisitos especiales:
- Alta resolución espectral
- Altos volúmenes de rendimiento en producción
- Medición espectral de potencia de diodos láser pulsados
- Análisis 2D de todas las matrices VCSEL en campo cercano
- Caracterización en campo lejano de matrices VCSEL
Requisitos para las mediciones de pulsos:
- Pulsos muy cortos (≥ 1 ns) con corrientes extremadamente altas (hasta 15A)
- Altas tasas de muestreo de varios gigahercios
- Procesamiento rápido de grandes volúmenes de datos para medir trenes de pulsos
Nuestra solución: cámara de pruebas VCSEL de Instruments Systems y espectrorradiómetro de alta resolución
los espectrorradiómetros de matriz de alta resolución CAS 140CT-HR y CAS 120(B)-HR de Instrument Systems son los buques insignia de nuestros sistemas para la medición VCSEL. Permiten una excelente resolución espectral de hasta 0,12 nm y, debido a sus cortos tiempos de integración, son ideales no solo para su uso en laboratorio, sino también para volúmenes de rendimiento extremadamente altos en producción.
Instruments Systems ha rediseñado su cámara de prueba VCSEL VTC para el análisis 2D de matrices VCSEL con análisis de emisor único. Caracteriza los defectos y los datos de posición, potencia y emisión de los emisores individuales. En combinación con uno de nuestros espectrorradiómetros CAS de alta resolución, la cámara VTC sirve para medir longitudes de onda de emisor único. La adición de una pantalla de transmisión lo actualizará a un sistema capaz de producción para medir las características de radiación de los emisores en el campo lejano. Uno de nuestros goniómetros de campo lejano, como el LGS 350, puede usarse para análisis de laboratorio.
En sistemas de prueba VCSEL de Sistemas de Instrumentación, la potencia radiante se determina con una esfera integradora y un espectrorradiómetro calibrados de forma trazable a PTB o NIST. La cámara VTC suministrada con calibración de campo plano siempre garantiza el máximo nivel de precisión de medición.
Sistema todo en uno PVT 110 para la medición de pulsos de nanosegundos
Instrument Systems desarrolló el PVT 110 específicamente para la medición temporal de pulsos de nanosegundos. Este sistema tiene una gama extremadamente amplia de aplicaciones, utilizando diferentes fotodiodos para la medición de potencia y caracterización de pulsos rápidos, junto con la medición y análisis rápidos de todos los flujos de datos resultantes.
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