Qu'est-ce que VCSEL (laser à cavité verticale émettant par la surface) ?

Laser à semi-conducteur émettant perpendiculairement au substrat. Testable sur plaquette et facile à disposer en matrice 2D, il sert de source pour les communications de données et la reconnaissance faciale.

Nom japonais: VCSEL(垂直共振器面発光レーザー)

« VCSEL (laser à cavité verticale émettant par la surface) » apparaît dans 4 questions d'entraînement réparties sur 2 thèmes, dont Semi-conducteurs composés, Photonique sur silicium.

Domaine: Semi-conducteurs composés

S'entraîner : questions sur VCSEL (laser à cavité verticale émettant par la surface)

Quelle est une caractéristique correcte du VCSEL (laser à cavité verticale émettant par la surface) ?

  1. AIl émet parallèlement au substrat et ne peut être testé qu'après clivage
  2. BComme une LED, il n'émet que par émission spontanée
  3. CIl émet perpendiculairement au substrat, se teste facilement sur plaquette et s'agence aisément en matrice bidimensionnelle
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Réponse : C. Il émet perpendiculairement au substrat, se teste facilement sur plaquette et s'agence aisément en matrice bidimensionnelle

Le VCSEL possède une cavité courte encadrée par des miroirs multicouches (DBR) de plusieurs dizaines de couches et émet un faisceau laser circulaire perpendiculairement à la surface de la plaquette. Il peut être testé sur plaquette sans clivage, des milliers d'émetteurs peuvent être agencés en deux dimensions et le couplage aux fibres optiques est aisé. Proposé en 1977 par Kenichi Iga de l'Institut de technologie de Tokyo, il est utilisé pour la reconnaissance faciale des smartphones, les souris et les communications optiques des centres de données.

Quelle est la caractéristique correcte des liaisons optiques associant un VCSEL autour de 850 nm et une fibre multimode ?

  1. ALes composants sont bon marché et l'alignement facile, mais la portée se limite à de courtes distances, de quelques dizaines à quelques centaines de m
  2. BUtilisant la bande où les pertes de la fibre sont minimales, elles dominent les communications longue distance de plus de plusieurs centaines de km
  3. CLe silicium laissant bien passer la lumière à 850 nm, elles sont idéales pour un raccordement direct à des guides d'onde en silicium
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Réponse : A. Les composants sont bon marché et l'alignement facile, mais la portée se limite à de courtes distances, de quelques dizaines à quelques centaines de m

Le VCSEL est un laser à émission par la surface que l'on peut tester sur plaquette, produire en masse à bas coût et qui consomme peu. La fibre multimode ayant un cœur épais, de 50 µm de diamètre par exemple, l'alignement est facile. C'est pourquoi ces liaisons ont été largement utilisées pour les connexions courtes entre serveurs et commutateurs, à l'intérieur d'une baie ou entre baies. En revanche, dans une fibre multimode, la dispersion modale (décalage des temps d'arrivée entre plusieurs modes de propagation) fait que la portée diminue à mesure que le débit augmente (environ 50 à 100 m pour la classe 100 Gb/s par voie), et à 850 nm les pertes de la fibre sont aussi assez élevées, de l'ordre de 3 dB/km. Le silicium absorbant la lumière à 850 nm, il ne peut pas servir de guide d'onde.

« VCSEL (laser à cavité verticale émettant par la surface) » dans les explications

Questions mentionnant « VCSEL (laser à cavité verticale émettant par la surface) » (4)

  1. Quelle est une caractéristique correcte du VCSEL (laser à cavité verticale émettant par la surface) ?
  2. Quelle est la caractéristique correcte des liaisons optiques associant un VCSEL autour de 850 nm et une fibre multimode ?
  3. Quelle est la structure de bandes correcte de l'arséniure de gallium (GaAs) ?
  4. Quelle est la longueur d'onde approximative de la lumière émise par le GaAs, de bande interdite d'environ 1,42 eV ?

Termes associés

GaAs (arséniure de gallium) Débit (throughput) Guide d'onde Gap direct Rendement (yield) Absorption (perte de chiffres) Bande interdite (bandgap) Chute d'efficacité (efficiency droop) Ga2O3 (oxyde de gallium) GaN (nitrure de gallium)

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