Wahl der idealen Laserquelle: Kantenemissions-Halbleiterlaser Teil Zwei

Wahl des IdealsLaserquelle: KantenemissionHalbleiterlaserTeil Zwei

4. Anwendungsstatus von Kantenemissions-Halbleiterlasern
Aufgrund ihres breiten Wellenlängenbereichs und ihrer hohen Leistung werden Kantenemittierende Halbleiterlaser erfolgreich in vielen Bereichen eingesetzt, beispielsweise in der Automobilindustrie, der optischen Kommunikation undLaserMedizinische Behandlung. Laut Yole Development, einem international renommierten Marktforschungsinstitut, wird der Markt für Edge-to-Emit-Laser bis 2027 auf 7,4 Milliarden US-Dollar wachsen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 13 %. Dieses Wachstum wird weiterhin durch optische Kommunikationstechnologien vorangetrieben, wie z. B. optische Module, Verstärker und 3D-Sensoranwendungen für die Datenkommunikation und Telekommunikation. Für unterschiedliche Anwendungsanforderungen wurden in der Branche verschiedene EEL-Strukturdesigns entwickelt, darunter: Fabripero-(FP)-Halbleiterlaser, Distributed-Bragg-Reflektor-(DBR)-Halbleiterlaser, External-Cavity-Laser-(ECL)-Halbleiterlaser, Distributed-Feedback-Halbleiterlaser (DFB-Laser), Quantenkaskaden-Halbleiterlaser (QCL) und Großflächenlaserdioden (BALD).

Mit der steigenden Nachfrage nach optischer Kommunikation, 3D-Sensoranwendungen und anderen Bereichen steigt auch die Nachfrage nach Halbleiterlasern. Darüber hinaus können Kantenemittierende Halbleiterlaser und Oberflächenemittierende Halbleiterlaser mit vertikaler Kavität die jeweiligen Defizite in neuen Anwendungen ausgleichen, beispielsweise:
(1) Im Bereich der optischen Kommunikation werden üblicherweise der 1550 nm InGaAsP/InP Distributed Feedback (DFB-Laser) EEL und der 1300 nm InGaAsP/InGaP Fabry Pero EEL bei Übertragungsdistanzen von 2 km bis 40 km und Übertragungsraten von bis zu 40 Gbps eingesetzt. Bei Übertragungsdistanzen von 60 m bis 300 m und niedrigeren Übertragungsgeschwindigkeiten dominieren jedoch VCsels auf Basis von 850 nm InGaAs und AlGaAs.
(2) Oberflächenemittierende Laser mit vertikaler Kavität haben die Vorteile einer geringen Größe und einer schmalen Wellenlänge, weshalb sie auf dem Markt für Unterhaltungselektronik weit verbreitet sind, und die Helligkeits- und Leistungsvorteile von kantenemittierenden Halbleiterlasern ebnen den Weg für Fernerkundungsanwendungen und Hochleistungsverarbeitung.
(3) Sowohl kantenemittierende Halbleiterlaser als auch oberflächenemittierende Halbleiterlaser mit vertikaler Kavität können für LiDAR im Nah- und Mittelbereich eingesetzt werden, um spezielle Anwendungen wie die Erkennung toter Winkel und das Verlassen der Fahrspur zu erreichen.

5. Zukünftige Entwicklung
Kantenemittierende Halbleiterlaser zeichnen sich durch hohe Zuverlässigkeit, Miniaturisierung und hohe Lichtleistungsdichte aus und bieten vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in der optischen Kommunikation, LiDAR, Medizin und anderen Bereichen. Obwohl der Herstellungsprozess kantenemittierender Halbleiterlaser relativ ausgereift ist, müssen Technologie, Prozess, Leistung und weitere Aspekte kontinuierlich optimiert werden, um die steigende Nachfrage der Industrie und des Endverbrauchermarktes nach kantenemittierenden Halbleiterlasern zu decken. Dazu gehören: Reduzierung der Defektdichte im Wafer, Verkürzung der Prozessabläufe, Entwicklung neuer Technologien als Ersatz für die herkömmlichen, defektanfälligen Waferschneidverfahren mit Schleifscheiben und Klingen, Optimierung der epitaktischen Struktur zur Verbesserung der Effizienz kantenemittierender Laser, Senkung der Herstellungskosten usw. Da sich das Ausgangslicht des kantenemittierenden Lasers an der Seitenkante des Halbleiterlaserchips befindet, ist es zudem schwierig, kleine Chip-Gehäuse zu realisieren, sodass der zugehörige Gehäuseprozess noch weiterentwickelt werden muss.