高出力VCSEL

2次元アレイ、高出力、波長ロックの面発光ダイオードレーザ

連続発振<40W(Passive)、<70W(Active)、パルス発振<100W

スペクトル幅<1nm, 波長温度依存性<0.07nm/℃

高出力VCSEL

 従来のVCSELは低いレーザ発振閾地(数μA)、低ノイズ、高速変調(10Gb/s)という特性から光通信用レーザとして使用されていますが、低出力アプリケーションでのみ使用されていました。

 しかし、発光点を2次元に数百~数千個以上配列することで、表面発光レーザの高繰り返しの特性をそのままに高出力を可能にした2次元アレイのVCSELが登場しました。

 共振器を2枚のDBR層で挟んだエピ構造により、VBGなどの追加的な光学部品なしに、発振スペクトルが0.07nm/℃と温度依存性が低く、例えば、環境温度を50℃から80℃に変化しても発振波長が807~809nmまでしか変化しません。

 また、独自の低熱抵抗パッケージにより、VCSELでありながら連続発振においてコンダクティブ冷却で40W、マイクロチャネル冷却で70Wの高出力を発振します。

 従来の端面発光レーザと違った、VCSELの特性を生かしたレーザ加工およびレーザ発振器の開発が可能になります。

特徴

  • コンダクティブ冷却で<40W(連続発振、<100W(パルス発振)
  • マイクロチャネル水冷で<70W(連続発振)
  • 高輝度 >1kW/cm2(連続発振)、>3.5kW/cm2(パルス発振)
  • 中心波長、808nm, 978nm, 1064nmで交差±2nm(標準) ±1nmオプションあり
  • 共振器が2枚のDBR(ブラックリフレクター)に挟まれたエピ構造なので、波長ロックで縦シングルモード発振します。(スペクトル幅<1nm, 波長温度依存性0.07nm/℃) VBGなどの追加的な光学部品は必要ありません。
  • 反射ミラー層をエピプロセスで高精度に内部構造に組み込むことができるため、COD等の故障が発生しにくい。FIT1~2レベルの高信頼性 (例;端面発光型LDでは、エピ工程後にスクライブ→スクライブ面を別工程で反射コートを蒸着するため歩留まりが悪く、CODの原因をつくりやすい。)
  • 1ウェハーあたりの取れ高は少ないが、製造工程数がシンプルなため歩留まりがよく、安価
  • ペルチェなしでも、環境温度80℃で808nmを安定発振
  • 高寿命(>3万時間/10%ダウン、100℃、シングルVCSEL)
  • スペックルフリー
  • 低サイドモードサプレッション
  • 安価
VCSELの構造
VCSELの構造

仕様

仕様 条件 Min Typ Max
光出力 55A, ヒートシンク25° 40W 50W  
発振閾値 ヒートシンク25℃   6A 9A
電流 40W, ヒートシンク25℃   48A 55A
電圧 40W, ヒートシンク25℃   2.3V 2.7V
抵抗値 40W, ヒートシンク25℃   15mΩ 20mΩ
OA効率 ヒートシンク25℃ 1W/A 1.1W/A  
EO効率 40W, ヒートシンク25℃ 37% 43%  
中心波長 40W, ヒートシンク25℃ 806nm
976nm
1038nm
808nm
978nm
1040nm
810nm
980nm
1042nm
スペクトル幅 40W, ヒートシンク25℃   0.8nm 1nm
波長シフト ヒートシンク25℃     0.070/nm℃
開口率(4sigma) 40W, ヒートシンク25℃   0.15 0.17
発振エリア     4.7x4.7mm2  
動作温度  結露なきこと 0℃   80℃

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