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AvaSpec光谱仪在VCSEL技术发展中的应用

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垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种基于半导体技术的光源,可以采用分子束外延(MBE)或金属有机化学气相沉积(MOCVD)等标准薄膜沉积技术在砷化镓(GaAs)晶片上沉积薄膜来进行大规模生产,VCSEL从其上表面发射相干光束。
与边缘发射激光器相比,VCSEL激光器的垂直腔设计具有几个优点。 边缘发射激光器在沉积工艺完成并从晶片上模切成器件之前是不能进行测试的。 一旦晶片或薄膜中存在缺陷,就会浪费制造时间和材料。 而VCSEL不但可以使用普通半导体薄膜沉积方法进行大批量生产,而且可以在生产的各个阶段进行测试,包括对整个晶片进行测试,这样就可以在一个三英寸晶片上同时对上千个VCSEL进行测试,从而提高了生产效率,并降低了生产成本。
很多VCSEL制造商和集成商都使用Avantes公司的AvaSpec光谱仪来测试VCSEL的性能,通常AvaSpec-ULS3648-USB2,AvaSpec-ULS4096CL-EVO和新型Mini4096CL这三款光谱仪被用于VCSEL测试。许多客户发现Avantes的光谱仪在VCSEL的许多常规测试中可以替代昂贵的光谱分析仪(OSA)。由于目前生产的大多数VCSEL都是位于近红外波段,因此Avantes的光谱仪都会采用闪耀波长在近红外波段的高分辨率光栅(1200或1800线对数)。被测VCSEL的高固有功率允许光谱仪使用5或10微米的狭缝以达到高分辨率,但可能会导致一定程度上的信号衰减。Avantes光谱仪被客户称赞的主要优势包括高分辨率,高灵敏度,高像素数,软件易于集成,可以实现高速测试。

在这个应用中,Avantes光谱仪被用于测量VCSEL的各种典型参数,包括光谱峰值波长,质心波长,边模抑制比,半高全宽(FWHM)和RMS光谱带宽。一些VCSEL采用脉冲工作模式,这时AvaSpec光谱仪的时序测量能力使之适合测量这种类型的VCSEL。 AS5216 USB2电路板和AS7010 USB3 /以太网电路板都能够发送TTL信号或接收TTL外触发信号,以控制采集脉冲信号的时序参数。

Avantes还有多样的采集附件用于VCSEL测量,除了标准光纤跳线外,还有余弦校正器和积分球,可以针对各种尺寸和功率的VCSEL提供其发光特性的测试方案。
 

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