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智能化与AI应用
★ 4.0
用于量子传感的高单模功率852 nm双结级联具有稳定偏振的VCSEL
High Single-Mode Power 852-nm Two-Junction Cascade VCSELs With Stable Polarization for Quantum Sensing
| 作者 | |
| 期刊 | IEEE Electron Device Letters |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 智能化与AI应用 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | 852纳米 垂直腔面发射激光器 单模输出功率 单偏振 铯基量子传感器 |
语言:
中文摘要
我们设计并制作了一款 852 纳米双结级联垂直腔面发射激光器（VCSEL）。通过引入阶梯式氧化结构和扩展腔，在连续波工作条件下获得了 6.1 毫瓦的高单模输出功率。通过引入椭圆形氧化孔径实现了稳定的单偏振，最大正交偏振抑制比（OPSR）达到 25.7 分贝。高单模输出功率通过外延结构设计得到了充分优化，且与传统 VCSEL 制作工艺兼容，无需额外步骤。该器件在基于铯的量子传感器集成方面显示出了潜力。
English Abstract
We designed and fabricated an 852-nm two-junction cascade vertical cavity surface emitting laser (VCSEL). A high single-mode output power of 6.1 mW is obtained under continuous-wave operation by introducing a stepped oxide structure and an extended cavity. Stable single polarization is achieved by introducing elliptical oxide apertures resulting in a maximum orthogonal polarization suppression ratio (OPSR) of 25.7 dB. The high single-mode output power is fully optimized through epitaxial structure design, which remains compatible with conventional VCSEL fabrication processes without additional steps. This device shows potential for integration in Cs-based quantum sensors.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看，这项852nm级联VCSEL技术虽然主要面向量子传感应用，但其底层技术突破对我们在新能源系统的精密监测和控制领域具有间接参考价值。
该技术的核心创新在于通过阶梯式氧化结构和扩展腔体设计实现6.1mW的高单模输出功率，以及通过椭圆形氧化孔径获得25.7dB的偏振抑制比。这种高精度激光器技术路径对阳光电源在储能系统和光伏逆变器中的传感器应用具有启发意义。特别是在大型储能电站的电池状态监测、温度场分布测量等场景中，高精度光学传感技术能够提升系统安全性和运行效率。
从技术成熟度评估，该VCSEL技术采用与传统工艺兼容的制造流程，无需额外加工步骤，这表明其产业化门槛相对较低。然而，铯原子量子传感器作为新兴技术，目前主要应用于科研和高端测量领域，距离新能源行业的大规模商业应用尚有距离。
对阳光电源而言，真正的机遇在于关注量子传感技术向工业级应用的演进趋势。随着新能源系统向高压大容量方向发展，对电流、磁场、温度等物理量的精密测量需求日益增长。若能提前布局相关光学传感技术的跟踪研究，特别是在光源模块、光学集成等方向积累技术储备，将有助于我们在下一代智能化能源管理系统中保持技术领先优势。当前阶段建议保持技术关注，重点评估其在特定高价值场景的适配性。