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產學界聯手期以VCSEL取代高價邊射型雷射

發布時間:2014-12-16 11:22????? 瀏覽次數:
產學界聯手期以VCSEL取代高價邊射型雷射
邊射型雷射二極體(包括F-P與DFB雷射二極體)之良率難以提昇與封裝製程複雜造成雷射二極體價格居高不下,而高價的雷射二極體也一直是中距離光通訊未能大幅度普及的絆腳石之一,雖然隨半導體雷射技術的進步,雷射二極體之價格亦已大幅向下滑落,以1.3μm之F-P雷射傳輸模組為例,2000年一年中價格就下降50%,但很明顯地離被廣大市場接受仍有一大段差距。
自從VCSEL技術逐漸成熟並進入實用,相關廠商與學術單位並不滿足於VCSEL僅能在0.85μm進行短距離且大資料量的傳輸,因此積極發展可發出長波長(1.3μm與1.55μm)雷射之VCSEL,希望擁有價格優勢之VCSEL能取代高單價的邊射型雷射;學術單位方面,位於瑞典的Royal Institute of Technology已完成1.54μm VCSEL搭配單模光纖可進行2.5Gbps、90公里的長途傳輸,美國的UCSB(University of California Barbara)亦展示1.55μm VCSEL搭配色散位移光纖可以達到6Gbps資料速率、傳輸距離25公里;而Gore公司也開發出2.5 Gbps可傳輸25公里遠的1.3μmVCSEL;從眾家單位的積極參與很容易讓我們感受到,長波長VCSEL可以說是光通訊中相當具有潛力的一塊領域,亦是各單位積極爭取的市場。
◆複雜製程使長波長VCSEL尚難發揮
由於在砷化鎵(GaAs)基板上雖容易製作高反射率的布拉格鏡面(DBR,也就是VCSEL上下兩層反射鏡面),但欲在砷化鎵上製作能發出波長在1.3μm或1.55μm的活性層就相當困難;相反的利用磷化銦(InP)系統雖然容易製作出活性層,但InP系統卻不適用於製作高反射率的布拉格鏡面,許多單位發展長波長VCSEL所碰到的關鍵問題皆在於此。
目前許多廠商與研發單位已展示之長波長VCSEL雖已能在室溫中進行連續操作,但大多採用量產相當困難之晶片融合技術(Wafer Bonding or Wafer Fusion Techniques),也就是將上下兩層砷化鎵鏡面融合入磷化銦活性層,這種技術較0.85μm VCSEL之製程複雜許多,當然良率與價格方面的問題也使這項技術遲遲未能讓長波長VCSEL問世,看來晶片融合技術目前仍非量產長波長VCSEL最佳之製程解決方案,此技術目前以Gore公司發展的較為積極。

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