VCSEL TO封装工艺误差对耦合效率的关键影响

本文主要探讨了垂直腔面发射激光器（VCSEL）的通孔（TO）封装工艺操作误差对其耦合效率的影响。研究者利用FRESNEL光学软件和MATLAB编程工具，对VCSEL封装过程中的三个关键操作误差——芯片横向偏移、芯片倾斜和管帽倾斜进行了深入分析。 首先，文章指出封装在光电器件成本中占据了重要地位，尤其对于VCSEL这样的高技术产品，封装工艺的优化直接影响产品的性能和经济性。TO封装因其简单且适用于VCSEL的出光特性而被广泛应用，尤其是当没有监测光功率需求时，其优势更为明显。 研究发现，管帽倾斜对VCSEL TO封装组件的耦合效率影响最为显著。这是因为管帽的倾斜不仅改变了激光光束的路径，而且会影响氮化硅薄膜的反射率，从而影响到耦合效率。由于氮化硅薄膜的反射特性受倾斜角度、光束偏振状态和波长的影响，这意味着精确的管帽安装角度至关重要，以确保最佳的光功率传输。 为了实现监测光功率功能，一种提出的设计是将VCSEL和探测器芯片分别粘接在管座上，通过倾斜的玻璃管帽上的氮化硅薄膜反射部分光束到探测器。然而，这个设计还有待进一步优化，以减少由管帽倾斜引起的额外误差，并提高整体的光功率转换效率。 总结来说，本研究对于理解并优化VCSEL TO封装工艺具有重要意义，它揭示了工艺操作误差控制在封装过程中的关键性，并为提升VCSEL器件性能和降低成本提供了科学依据。在未来的研究和生产实践中，应着重关注这些操作误差的影响，以确保VCSEL的高效、稳定运行。