Panimula sa Vertical Cavity Surface Emitting Semiconductor Laser (VCSEL)

Panimula sa vertical na ibabaw ng lukabSemiconductor laser(Vcsel)
Ang Vertical External Cavity Surface-Emitting Lasers ay binuo noong kalagitnaan ng 1990s upang mapagtagumpayan ang isang pangunahing problema na naganap ang pagbuo ng tradisyonal na mga laser ng semiconductor: kung paano makagawa ng mga output na may mataas na lakas na may mataas na kalidad ng beam sa pangunahing transverse mode.
Ang mga vertical na panlabas na lukab sa ibabaw-emitting laser (vecsels), na kilala rin bilangSemiconductor disc lasers(SDL), ay medyo bagong miyembro ng pamilyang Laser. Maaari itong magdisenyo ng haba ng paglabas sa pamamagitan ng pagbabago ng materyal na komposisyon at kapal ng dami ng maayos sa semiconductor makakuha ng daluyan, at sinamahan ng intracavity frequency pagdodoble ay maaaring masakop ang isang malawak na saklaw ng haba ng haba mula sa ultraviolet hanggang sa malayong infrared, pagkamit ng mataas na kapangyarihan output habang pinapanatili ang isang mababang pagkakaiba -iba ng anggulo na pabilog na symmetric laser beam. Ang laser resonator ay binubuo ng ilalim na istraktura ng DBR ng Gain Chip at ang panlabas na output pagkabit ng salamin. Ang natatanging panlabas na istraktura ng resonator ay nagbibigay-daan sa mga optical na elemento na maipasok sa lukab para sa mga operasyon tulad ng dalas na pagdodoble, pagkakaiba ng dalas, at mode-locking, na ginagawang perpekto ang Vecselmapagkukunan ng laserPara sa mga application na mula sa biophotonics, spectroscopy,Laser Medicine, at laser projection.
Ang resonator ng VC-surface na naglalabas ng semiconductor laser ay patayo sa eroplano kung saan matatagpuan ang aktibong rehiyon, at ang output light nito ay patayo sa eroplano ng aktibong rehiyon, tulad ng ipinapakita sa figure.vcsel ay may natatanging pakinabang, tulad ng maliit na sukat, mataas na dalas, mahusay na kalidad ng beam, malaking lukab ng ibabaw ng pinsala sa ibabaw, at medyo simpleng proseso ng paggawa. Ipinapakita nito ang mahusay na pagganap sa mga aplikasyon ng display ng laser, optical na komunikasyon at optical orasan. Gayunpaman, ang mga VCSEL ay hindi maaaring makakuha ng mga mataas na lakas na laser sa itaas ng antas ng Watt, kaya hindi ito magagamit sa mga patlang na may mataas na mga kinakailangan sa kuryente.

Ang laser resonator ng VCSEL ay binubuo ng isang ipinamamahaging bragg reflector (DBR) na binubuo ng multi-layer epitaxial na istraktura ng semiconductor material sa parehong itaas at mas mababang panig ng aktibong rehiyon, na kung saan ay ibang-iba salaserAng Resonator na binubuo ng eroplano ng cleavage sa eel. Ang direksyon ng VCSEL optical resonator ay patayo sa ibabaw ng chip, ang output ng laser ay patayo din sa ibabaw ng chip, at ang pagmuni -muni ng magkabilang panig ng DBR ay mas mataas kaysa sa eroplano ng solusyon ng eel.
Ang haba ng laser resonator ng VCSEL sa pangkalahatan ay ilang mga microns, na mas maliit kaysa sa milimetro resonator ng eel, at ang one-way na nakuha na nakuha ng optical field oscillation sa lukab ay mababa. Bagaman maaaring makamit ang pangunahing transverse mode output, ang kapangyarihan ng output ay maaari lamang maabot ang ilang mga milliwatts. Ang profile ng cross-section ng VCSEL output laser beam ay pabilog, at ang anggulo ng pagkakaiba-iba ay mas maliit kaysa sa gilid na naglalabas ng laser beam. Upang makamit ang mataas na output ng kuryente ng VCSEL, kinakailangan upang madagdagan ang maliwanag na rehiyon upang magbigay ng higit na pakinabang, at ang pagtaas ng maliwanag na rehiyon ay magiging sanhi ng output laser na maging isang output ng multi-mode. Kasabay nito, mahirap makamit ang pantay na kasalukuyang iniksyon sa isang malaking makinang na rehiyon, at ang hindi pantay na kasalukuyang iniksyon ay magpapalala ng basurang init na akumulasyon.In maikli, ang VCSEL ay maaaring mag -output ng pangunahing mode na pabilog na simetriko na lugar sa pamamagitan ng makatuwirang disenyo ng istruktura, ngunit ang lakas ng output ay mababa kapag ang output mode ay solong mode.Mayaman, maraming mga VCSEL ay madalas na isinama sa mode ng output.