高功率分區(qū)串聯(lián)VCSEL優(yōu)化傳感/照明散熱問題

在光電子領(lǐng)域，"單片集成串聯(lián)VCSEL陣列- Monolithic Series-Connected VCSELs）"（又稱橫向串聯(lián)VCSEL陣列- Laterally-Series-Connected VCSEL Array）通過創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計，成功解決了高功率VCSEL面臨的多個技術(shù)難題。

技術(shù)原理：重新定義VCSEL架構(gòu)

傳統(tǒng)VCSEL在追求高功率時，常面臨驅(qū)動電流過大、散熱困難等挑戰(zhàn)。這項創(chuàng)新工藝在同一半導(dǎo)體襯底上制作多個獨立的VCSEL發(fā)光單元，通過芯片內(nèi)部金屬布線將這些單元以串聯(lián)方式連接。

檸檬光子核心工藝特點：將大尺寸VCSEL芯片劃分為多個獨立發(fā)光區(qū)域，有效分散熱源，降低熱密度。通過芯片內(nèi)部微納加工技術(shù)實現(xiàn)VCSEL分區(qū)串聯(lián)，而非傳統(tǒng)的外部導(dǎo)線并聯(lián)

分區(qū)片上串聯(lián)VCSEL技術(shù)優(yōu)勢

1. 高電壓、低電流驅(qū)動
串聯(lián)結(jié)構(gòu)使總工作電壓為各單元電壓之和，電流保持不變。例如實現(xiàn)50W功率輸出時，10個VCSEL單元串聯(lián)可將驅(qū)動電壓提升至20V，電流降至2.5A，相比并聯(lián)結(jié)構(gòu)需要的25A電流，大幅降低了電流密度和歐姆損耗。

2. 卓越的散熱性能
低電流運行顯著減少了焦耳熱產(chǎn)生，配合分區(qū)設(shè)計的熱源分散，實現(xiàn)了優(yōu)異的散熱效果，帶來"溫度敏感性低"和"高可靠性"的核心優(yōu)勢。

3. 無縫光學(xué)窗口
通過精密的光刻工藝設(shè)計，各分區(qū)邊界發(fā)光點可實現(xiàn)無縫連接，形成均勻、連續(xù)的面光源，消除暗區(qū)，為高質(zhì)量光學(xué)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

分區(qū)片上串聯(lián)VCSEL應(yīng)用場景

這項技術(shù)為多個行業(yè)提供了突破性解決方案：

• LiDAR/傳感：寬溫度范圍內(nèi)的波長穩(wěn)定性，滿足車規(guī)級可靠性要求
• 精密測量：窄譜寬與高功率確保遠(yuǎn)距離測量精度
• 紅外照明：無縫均勻發(fā)光實現(xiàn)無盲區(qū)照明
• 醫(yī)療設(shè)備：高可靠性滿足醫(yī)療應(yīng)用的安全標(biāo)準(zhǔn)
• 工業(yè)應(yīng)用：優(yōu)異的散熱性能適應(yīng)嚴(yán)苛工業(yè)環(huán)境

分區(qū)片上串聯(lián)VCSEL技術(shù)價值

檸檬光子單片集成串聯(lián)VCSEL陣列工藝本質(zhì)上是一種將多個VCSEL發(fā)光單元在芯片內(nèi)部串聯(lián)連接的微電子/光電子制造技術(shù)，其主要目的是解決高功率VCSEL的散熱難題和超大電流驅(qū)動難題，最終實現(xiàn)高功率（≥50W）、高可靠性、波長穩(wěn)定、低溫敏性以及無縫均勻發(fā)光的優(yōu)異性能。

隨著智能家居、智慧城市和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，這項技術(shù)將成為智能制造和智能感知的關(guān)鍵支撐，為各行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型提供強大的技術(shù)動力。