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Kostengünstige Verpackungen von VCSELs (vertikale Hohlraumoberflächenemitenderlaser) sind für ihre Anwendungen in Computern, Kommunikation und Sensorik unerlässlich. Wir diskutieren die Herstellung von polymerbasierten Mikrolinsen auf VCSEL-Arrays für die Strahlformung und effiziente Kopplung mit optischen Fasern.
Die Drop-on-Demand Microfab Inkjet-Technik wird eingesetzt, um SU8-Objektive auf GaAs-Substraten und auf Arrays von Hochleistungs-VCSELS mit 1310nm Wellenlänge abzulagern. Die Form der Mikrolinsen wurde durch Variation der Flüssigkeitsviskosität, Anzahl und Volumen der Tropfen, Düsengröße und Substrattemperatur gesteuert. Wir verwendeten Viskositäten von 10, 14, 16, 18 und 19mPa.s, Temperaturen von 27°c und 60°C und Düsendurchmesser von 50 m. Der Mikrolinsendurchmesser d und die Höhe h variierten zwischen d=130 und 210 m und h=20-40 m. Diese Parameter entsprechen Brennweiten von 160 bis 230 m. Der kleinste Durchmesser und die Brennweite wurden mit einer Viskosität von 14mPa.s ermittelt. bei 60°C.
Die Kompatibilität des Ansatzes mit Hochleistungs-Telekommunikations-VCSELs wurde untersucht, indem die SU8-Objektive auf Arrays von wafergebundenen 1310nm-VCSELs abgelegt wurden, die eine Modulationsgeschwindigkeit von 10 Gb/s erzielen können. Zu diesem Zeitpunkt war der VCSEL-Linsenabstand nicht für eine optimale Strahlformung optimiert. Ein Vergleich der Licht-gegen-Strom-Eigenschaften vor und nach der Linsenabscheidung ergab eine signifikante Steigerung der Ausgangsleistung und der externen Effizienz der Geräte nach Polymerabscheidung auf dem oberen Bragg-Spiegel. Es wurde eine Erhöhung der Ausgangsleistung von 2,5 mW auf 3,5 mW gemessen, wobei der Schwellenstrom tolerierbar (von 1mA auf 1,5 mA) erhöht wurde. Wir interpretieren dieses Ergebnis aufgrund des leichten Rückgangs der oberen Spiegelreflektivität aufgrund der Veränderung des Brechungsindex des oberen Mediums. Weitere Arbeiten sollten optimierte Linsen für eine effiziente Kopplung mit Singlemode-Fasern ergeben.
Ellafi Dalila, Alexandru Mereuta, Benjamin Dwir, Moshe Judelewicz, Mohammadmahdi Kiaee, Jürgen Brugger und Eli Kapon.
Conferance Posterdruck Elektronik Europa Berlin 2019