High power VCSEL device. Analysis, thermal management and characterization

The present thesis work wants to analyse, study and implement an economic and efficient way to make high power VCSEL modules operating in some useful regimes, meeting the needs of the two companies for which this work has been developed. The fields of interest mainly regard the aesthetical-medical market and the more industrial one mainly concerning the thermal treatment of materials. While in the aesthetical-medical applications a pulsed regime is preferred, industries mainly use CW operations: for this reason, both the regimes will be analyzed along this thesis work. The following chapters gradually introduce the experimental work: starting from the general laser aspects, then going through a deeper analysis on the Vertical Cavity Surface Emitting Laser, all the fundamentals to understand the acquired data on the real setup have been explained. Through this thesis work, the positive aspects deriving from the use of the high power modules in exam for pulsed operations has been demonstrated, as well as the limits of the technology for the continuous wave operation have been discussed.

Il presente lavoro di tesi si propone di analizzare, studiare ed implementare un modo economico ed efficiente per l’utilizzo di moduli VCSELs ad alta potenza in determinati regimi, incontrando i bisogni delle due aziende per cui tale lavoro viene svolto. I campi di interesse riguardano principalmente l’estetico-medicale e l’ambito più industriale, più focalizzato sul trattamento termico dei materiali. Nel settore estetico-medicale viene privilegiato un utilizzo in regime pulsato, nell’ambito industriale, invece, in regime CW: per questo motivo, entrambi i modi operativi verranno analizzati nel corso della tesi. I capitoli seguenti introducono gradualmente il lavoro sperimentale: partendo dagli aspetti generali dei laser prima, e attraverso una più approfondita analisi dei Vertical Cavity Surface Emitting Laser dopo, tutti i concetti base per poter analizzare i dati acquisiti sono stati trattati. Attraverso questo lavoro, sono stati dimostrati gli aspetti positivi derivanti dall’uso di moduli ad alta potenza in esame per operazioni pulsate cosi come sono stati discussi i limiti tecnologici per le operazioni in continua.