Panimula sa vertical cavity surface emitting semiconductor laser (VCSEL)

Panimula sa vertical cavity surface emittinglaser ng semiconductor(VCSEL)
Ang mga vertical external cavity surface-emitting lasers ay binuo noong kalagitnaan ng 1990s upang malampasan ang isang pangunahing problema na sumakit sa pagbuo ng mga tradisyonal na semiconductor laser: kung paano gumawa ng mga high-power na laser output na may mataas na kalidad ng beam sa pangunahing transverse mode.
Vertical external cavity surface-emitting lasers (Vecsels), kilala rin bilangmga laser ng semiconductor disc(SDL), ay medyo bagong miyembro ng pamilya ng laser. Maaari nitong idisenyo ang emission wavelength sa pamamagitan ng pagbabago ng materyal na komposisyon at kapal ng quantum well sa semiconductor gain medium, at pinagsama sa intracavity frequency doubling ay maaaring sumaklaw sa malawak na wavelength mula sa ultraviolet hanggang sa malayong infrared, na nakakamit ng mataas na power output habang pinapanatili ang isang mababang divergence Anggulo ng pabilog na simetriko laser beam. Ang laser resonator ay binubuo ng ilalim na istraktura ng DBR ng gain chip at ang panlabas na output coupling mirror. Ang natatanging panlabas na istraktura ng resonator ay nagpapahintulot sa mga optical na elemento na maipasok sa lukab para sa mga operasyon tulad ng pagdodoble ng dalas, pagkakaiba sa dalas, at pag-lock ng mode, na ginagawang perpekto ang VECSELpinagmulan ng laserpara sa mga aplikasyon mula sa biophotonics, spectroscopy,gamot sa laser, at laser projection.
Ang resonator ng VC-surface emitting 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. Ang VCSEL ay may natatanging mga pakinabang, tulad ng maliit laki, mataas na dalas, mahusay na kalidad ng beam, malaking lukab ibabaw pinsala threshold, at medyo simpleng proseso ng produksyon. Ito ay nagpapakita ng mahusay na pagganap sa mga aplikasyon ng laser display, optical communication at optical clock. Gayunpaman, ang mga VCsel ay hindi makakakuha ng mga high-power na laser sa itaas ng antas ng watt, kaya hindi sila magagamit sa mga field na may mataas na kapangyarihan na kinakailangan.

Ang laser resonator ng VCSEL ay binubuo ng isang distributed Bragg reflector (DBR) na binubuo ng multi-layer epitaxial structure ng semiconductor material sa parehong upper at lower side ng active region, na ibang-iba salaserresonator na binubuo ng cleavage plane sa EEL. Ang direksyon ng VCSEL optical resonator ay patayo sa chip surface, ang laser output ay patayo din sa chip surface, at ang reflectivity ng magkabilang panig ng DBR ay mas mataas kaysa sa EEL solution plane.
Ang haba ng laser resonator ng VCSEL sa pangkalahatan ay ilang microns, na mas maliit kaysa sa millimeter resonator ng EEL, at ang one-way gain na nakuha ng optical field oscillation sa cavity ay mababa. Kahit na ang pangunahing transverse mode na output ay maaaring makamit, ang output power ay maaari lamang umabot ng ilang milliwatts. Ang cross-section na profile ng VCSEL output laser beam ay pabilog, at ang divergence Angle ay mas maliit kaysa sa edge-emitting laser beam. Upang makamit ang mataas na kapangyarihan output ng VCSEL, ito ay kinakailangan upang taasan ang makinang na rehiyon upang magbigay ng higit pang pakinabang, at ang pagtaas ng maliwanag na rehiyon ay magiging sanhi ng output laser upang maging isang multi-mode na output. Kasabay nito, mahirap makamit ang pare-parehong kasalukuyang iniksyon sa isang malaking maliwanag na rehiyon, at ang hindi pantay na kasalukuyang iniksyon ay magpapalubha sa akumulasyon ng init ng basura. mababa ang output power kapag single mode ang output. Samakatuwid, madalas na isinama ang maraming VCsel sa output mode.