Aktualności
Badania
10 Czerwca
Fot. Marcin Gębski
Opublikowano: 2020-06-10

Pierwszy polski prototyp lasera VCSEL

Naukowcy z Politechnik: Łódzkiej i Warszawskiej, wspólnie z firną VIGO System, opracowali prototyp lasera z pionową wnęką rezonansową – VCSEL. To najmniejsze źródło światła laserowego.

Pierwszy polski laser VCSEL powstał w ramach projektu „Technologia produkcji kluczowych dla rozwoju fotoniki nowatorskich struktur epitaksjalnych oraz przyrządów laserujących VCSEL”. Program współfinansuje Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Liderem przedsięwzięcia jest spółka Vigo System. Zadaniem naukowców jest opracowanie technologii produkcji materiałów półprzewodnikowych III-V na bazie arsenku galu (GaAs) i fosforku indu (InP), których jednym z zastosowań jest produkcja laserów (VCSEL), oraz stworzenie własnej technologii produkcji laserów VCSEL.

– Lasery VCSEL to obecnie najmniejsze stosowane emitery światła koherentnego o wąskim spektrum emisyjnym, małym prądzie progowym, wysokiej szybkości modulacji i stosunkowo prostej technologii wytwarzania matryc – mówi prof. dr hab. inż. Mariusz Zdrojek z Wydziału Fizyki PW. – Znajdują zastosowanie w systemach transferu danych krótkiego zasięgu, LIDAR-ach, sensorach typu ToF, autonomicznych samochodach, robotach oraz dronach.

Konsorcjum opracowało już i wyprodukowało prototyp lasera z pionową wnęką rezonansową VCSEL. To pierwsze urządzenie tego typu polskiej produkcji. Obecnie trwa uruchamianie seryjnej produkcji materiałów półprzewodnikowych wykorzystywanych do produkcji laserów VCSEL.

– Wytwarzanie laserów VCSEL jest złożonym procesem, który zwłaszcza na wstępnym etapie produkcyjnym, wymaga bardzo ścisłej współpracy między partnerami. Rozpoczyna się od zaprojektowania konstrukcji laserów i prowadzony jest przy wykorzystaniu modeli numerycznych. Na tej podstawie wytwarzane są w procesie epitaksji płytki półprzewodnikowe (wafers), których własności krystaliczne muszą być kontrolowane z ogromną precyzją. Następnie płytki są przetwarzane w pojedyncze lasery (tzw. processing) i ostatecznie gotowe lasery są charakteryzowane pod względem własności emisyjnych, efektywności energetycznej itp. – wyjaśnia prof. Tomasz Czyszanowski, kierownik Zespołu Fotoniki w Instytucie Fizyki na Wydziale Fizyki Technicznej, Informatyki i Matematyki Stosowanej PŁ.

W skład zespołu Politechniki Łódzkiej wchodzą ponadto: mgr Patrycja Śpiewak i inż. Weronika Głowadzka, odpowiedzialne za projektowanie laserów, dr Marcin Gębski, który realizuje „processing” laserów, zaś charakteryzacja laserów odbywa się w laboratorium prof. Michała Wasiaka. Kolejnym etapem projektu jest wykonanie matryc laserów VCSEL, umożliwiających uzyskanie bardzo dużych mocy promieniowania optycznego – to zadanie, za które odpowiedzialny jest prof. Robert Sarzała.

Z kolei po stronie Politechniki Warszawskiej w projekt zaangażowani są naukowcy z Zespołu Badań Nanostruktur na Wydziale Fizyki: dr inż. Michał Świniarski, dr Iwona Pasternak i prof. dr hab. inż. Mariusz Zdrojek. Zajmują się oni charakteryzacją materiałową warstw epitaksjalnych tworzących strukturę VCSEL. Wyniki przez nich uzyskane stanowią materiał wejściowy dla procesów optymalizacji struktur. Dodatkowo zespół z PW odpowiada za część processingu prototypowych struktur VCSEL.

Rynek laserów VCSEL jest jednym z najdynamiczniej rozwijających się obecnie obszarów urządzeń fotonicznych. Szacuje się, że wartość rynku, wynosząca w 2017 r. ok. 330 mln. dolarów, do 2026 roku wzrośnie dziesięciokrotnie. W ostatnich latach wykorzystanie laserów VCSEL przyczyniło się do szybkiego wzrostu przepustowości lokalnych sieci telekomunikacyjnych oraz masowego zastosowania czujników rozpoznających przedmioty, twarze oraz gesty.

MK, źródło: PW, PŁ

 

Dyskusja (0 komentarzy)