Analiza termiczna dwuwymiarowych matryc laserów VCSEL

• Autorzy: Sarzała Robert P. , Poborska Julita

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.09.37

Warianty tytułu

EN

Thermal investigation of GaAs-based 2D VCSEL diode arrays

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki numerycznej analizy termicznej matryc laserów GaAs VCSEL emitujących falę 850 nm. Obliczenia wykonano dla pojedynczego lasera oraz dwóch typów matryc: nieskończonej i półnieskończonej. Uwzględniono różne wielkości apertur elektrycznych, różne odległości między emiterami oraz różną gęstość źródeł ciepła. Trójwymiarowe modele rozpływu ciepła pozwoliły określić rozkłady temperatury, dolną i górną granicę rezystancji termicznej analizowanych urządzeń oraz wzajemne oddziaływanie cieplne między emiterami matryc laserowych.

EN

In this paper the results of thermal numerical analysis of 850 nm GaAs VCSEL arrays are presented. A single VCSEL emitter and two types of VCSEL arrays: infinite and semi-infinite, were modelled. Several oxide aperture diameters, several values of the distance between emitters and various heat source densities were considered. The models for 3-D heat spreading allowed us to determine the heat flow distribution and to obtain the upper and lower bounds for both thermal resistance of single emitters and thermal crosstalk in arrays.

Słowa kluczowe

PL

GaAs VCSEL; matryca laserowa; analiza termiczna; bliska podczerwień

EN

GaAs VCSEL; diode laser array; thermal analysis; near IR

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 9
• Strony: 166--169
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Sarzała Robert P.

• Politechnika Łódzka, Instytut Fizyki, ul. Wólczańska 217/221, 93-005 Łódź

• https://orcid.org/0000-0002-2929-0844

autor

Poborska Julita

• Politechnika Łódzka, Instytut Fizyki, ul. Wólczańska 217/221, 93-005 Łódź
• ICFO - The Institute of Photonic Sciences, The Barcelona Institute of Science and Technology, Av. Carl Friedrich Gauss, 3 08860 Castelldefels Barcelona (Spain)

• https://orcid.org/0000-0003-3447-712

Bibliografia

• [1] Wadhwani, P., Yadav, S., VCSEL Market Size Worth Over $5bn by 2027, Global Market Insights (2021), February 1
• [2] Seurin J.F., Zhou D., Xu G., Miglo A, Li D., Chen T., Guo B., Ghosh C, High-efficiency VCSEL arrays for illumination and sensing in consumer applications, Proc. of SPIE 9766 (2016) 97660D-1(9)
• [3] Dummer M., Johnson K., Rothwell S., Tatah K., Hibbs-Brenner M., The role of VCSELs in 3D sensing and LiDAR, Proc. SPIE11692 (2021), Optical Interconnects XXI, 116920C
• [4] Pruijmboom A., Apetz R., Conrads R., Deppe C., Derra G., Gronenborn S., Kolb J.S, Moench H., Ogiewa F., Pekarski P., Pollmann-Retsch J., Weichmann U., Vertical-cavity surface emitting laser-diodes arrays expanding the range of high-power laser systems and applications, J. Laser Appl. 28 (2016), n.3, 032005-1(7)
• [5] Zhong C.Y., Zhang X., Liu D., Ning Y.Q., Wang L.J., Enhanced thermal stability of VCSEL array by thermoelectric analysis-based optimization of mesas distribution, Chinese Phys. B, 26 (2017), n.6, 064204
• [6] Wang C., Li C., Dai J., Lan T., Zhou G., Meng J., Wang Z.,Thermal analysis of VCSEL arrays based on first principle theory and finite element method, Opt. Quantum Electron., 51 (2019), n.6, 1–14
• [7] Wu G.M., Kung F.C., Lee C.Y., Study of fabrication and characterization of high power 850 nm vertical-cavity surface-emitting laser arrays, Surf. Coatings Technol., 387 (2020), 125489
• [8] Qi Y., Li W., Liu S., Ma X., Optimized arrangement of vertical cavity surface emitting laser arrays to improve thermal characteristics, J. Appl. Phys., 126 (2019), n.19, 19310
• [9] Xun M., Pan G., Zhao Z., Sun Y., Yang C., Kan Q., Analysis of Thermal Properties of 940-nm Vertical Cavity Surface Emitting Laser Arrays, IEEE Transactions on Electron Devices, 68 (2021), n.1, 158-163
• [10] Gębski M., Śpiewak P., Kołkowski W., Pasternak I., Głowadzka W., Nakwaski W., Sarzała R.P., Wasiak M., Czyszanowski, T. Strupiński W., First vertical-cavity surface-emitting laser made entirely in Poland, Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, 69 (2021), n.3, e137272-1-e137272-6
• [11] Sokół A.K., Sarzała R.P., Thermal management of GaInNAs/GaAs VECSELs, Opto Electronics Review., 21 (2013) n.2, 191-198
• [12] Liao W.Y., Li J., Li C.C., Guo X.F., Guo W.T., Liu W.H., Zhang Y.J., Wei X., Tan M.Q., Oxide-aperture-dependent output characteristics of circularly symmetric VCSEL structure, Chin. Phys. B, 29 (2020), n.2, 024201-7

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).