VCSEL (vertical cavity surface emitting laser)

VCSEL-Laser (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) gehören zu den oberflächenemittierenden Lasern. Es sind kleine Hochleistungslaser, die in der optischen Übertragungstechnik und in optischen Speichern eingesetzt werden. Sie arbeiten mit Lichtmodulation, zeichnen sich durch einen extrem stark gebündelten Laserstrahls aus, unterstützen eine hohe Datenrate und benötigen einen relativ niedrigen Treiberstrom.


VCSELs wurden für die High-Speed-Übertragung entwickelt, sie haben typischerweise eine Wellenlänge von 665 nm, es gibt sie aber auch für die optischen Fenster bei 850 nm, 1.310 nm und 1.550 nm. Sie können bei Datenraten zwischen 1 Gbit/s und 50 Gbit/s eingesetzt werden, haben eine äußerst geringere Strahldivergenz gegenüber Kanten-emittierenden Lasern (EEL) und eine einfache Faser-Einkopplung, bei der der Laserstrahl nicht das gesamte Kernglas des Lichtwellenleiters ausfüllt. Daher spricht man von Underfilled Launch, im Gegensatz zum Overfilled Launch (OFL) bei Leuchtdioden, deren Abstrahlwinkel über den Kernglasbereich hinausgeht. Die Spektralbreite von VCSEL-Lasern liegt bei über 60 nm, was die Grenzwerte für manche standardisierte Dämpfungsmessungen überschreitet.

Aufbau des VCSE-Lasers

Aufbau des VCSE-Lasers

Die Ausgangsleistung beträgt bei kontinuierlicher Strahlung über 1 mW. Mit VCSEL-Arrays können vierkanalige Übertragungssysteme basierend auf Coarse Wavelength Division Multiplexing (CWDM) und Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) mit jeweils 25 Gbit/s, also insgesamt 100 Gbit/s über einige hundert Meter auf Multimodefasern realisiert werden.

780 nm-VCSEL-Laserdiode, Foto: thorlabs.com

780 nm-VCSEL-Laserdiode, Foto: thorlabs.com

Der VCSEL-Laser selbst benötigt keine externe Optik, dadurch entfallen kritisch zu justierende Teile wie Einkoppler, was den Laser-Aufbau unempfindlich macht gegen mechanische Erschütterungen. VCSELs basieren auf dem Resonatorprinzip und benutzen Bragg-Reflektoren, die bestimmte Wellenlängen reflektieren, andere hingegen absorbieren.

Informationen zum Artikel
Deutsch: VCSEL-Laser
Englisch: vertical cavity surface emitting laser - VCSEL
Veröffentlicht: 26.07.2018
Wörter: 259
Tags: #Optische Komponenten #Aktive Bauelemente
Links: Abstrahlwinkel, CWDM (coarse wavelength division multiplexing), Datenrate, DWDM (dense wavelength division multiplexing), EEL (edge-emitting laser)