垂直共振器面発光レーザ (VCSEL)
面発光レーザは柔軟性と信頼性を提供
VCSEL
垂直共振器面発光レーザ（VCSEL）は、他のタイプのレーザに比べて様々な利点を有します。それには以下が含まれます。
- 面発光、アドレス可能なアレイにおける設計の柔軟性を提供
- 発振波長の低温依存性
- 優れた信頼性
- ウエハレベルの製造プロセス
これらの特徴は、VCSELを従来の端面発光ダイオードレーザおよびLEDよりも広範囲の用途に適したものにしています。
VCSEL（垂直共振器面発光レーザ）技術には、エピタキシャル構造とチップ設計、エピタキシャル成長、フロントエンド／バックエンドプロセス、パッケージング、高度なテストとシミュレーションが含まれます。ams OSRAMのVCSELは150℃という高い周囲温度で動作すると評価されています。
VCSEL車載用
VCSELは、車載用LIDARやインキャビンセンシングの重要なコンポーネントです。VCSELには、以下のようないくつかの重要な利点があります。
- 高効率 - VCSELは通常、室温で45％を達成しており、積層材料は6V/VCSELの能力を備えています。
- アドレス可能なアレイとビーム品質 - アドレス指定可能なアレイは、完全ソリッドステート型LIDARに適しています。各エミッタ／ストライプは、VCSELアレイのセクションを順次アドレス指定してスキャンしながら、サブ視野セグメントをカバーします。
- パワースケーラビリティ（ハイパワーパッケージング） - チップのパワーを向上させる方法はいくつかありますが、その中でも重要なのがマルチスタックEPIです。このマルチスタックEPIは、スタック層に応じてスロープ効率を向上させ、例えば、3スタックEPIでは室温で3W/Aのスロープ効率を実現します。
- 低波長シフト - 温度による波長シフトは0.1nm/℃未満です。
- 品質 – 車載用LIDARとインキャビンセンシングには最大AEC-Q102グレード1の適格性が必要です。ams OSRAMのVCSELは、チップとEPIにおける特定の設計により、この要件を満たすことができます。
VCSEL 3Dセンシング
現在、3Dセンシングの主な用途は顔認識ですが、それだけではありません。将来的に、3Dセンシングはさらに進化し、VCSELはそれを可能にする重要なコンポーネントとなるでしょう。3DセンシングアプリケーションにおけるVCSELの主な利点は次のとおりです。
- 高効率 - VCSELは通常、室温で45％超を達成します。積層材料は、6V/VCSELの能力を備えています。
- 拡散板のないイルミネータ – チップレベルのマイクロオプティクスアレイにより、ビームシェーピングが可能になります。また、パッケージサイズを小さくすることで、チップコストの削減にも貢献します。
- 低発散角 - 一般的なVCSELの発散角は20°を超えますが、amsは独自の技術により10°の低発散角チップを実現できます。
VCSEL技術とダイ構造
現在のVCSELにおける製品開発をサポートする一方で、市場の要求に応え、お客様により良いサービスを提供するために、VCSEL先端技術の研究を続けています。
組込まれた光学系: VCSELフリップチップのGaAs基板は、フォトリソグラフィ工程でエッチングされています。VCSELと光学系の組み立て工程は必要なく、VCSELウェハファブの製造工程にすべて組み込まれています。この技術により、目の安全に関わるリスクが大幅に軽減されるだけでなく、パッケージングコスト（ガラス製拡散板やサポートが不要）やチップサイズ（主に高さ）を削減できます。この技術を実現するためには裏面側のエミッタが必要であり、これは同時に放熱性を向上させ、ワイヤボンドは不要です。
アドレス指定可能なアレイ技術 - 上部光取り出し: アドレス指定可能なアレイは、ams OSRAMが開発したもう1つの重要な技術です。このアドレス指定可能なチップは通常、車載用LIDARアプリケーション、特に1D行スキャンと2Dセグメントスキャンに使用されます。また、アドレス指定可能なチップは、コンシューマアプリケーションのdToFにも使用されます。
長波長VCSEL (>1000nm): ams OSRAMは長波長VCSELの開発について、複数のアプリケーション、特にOLED背面向けに研究を開始しています。