Panimula sa vertical cavity surface emitting semiconductor laser (VCSEL)

Panimula sa patayong paglabas ng ibabaw ng lukablaser na semikondaktor(VCSEL)
Ang mga vertical external cavity surface-emitting laser ay binuo noong kalagitnaan ng dekada 1990 upang malampasan ang isang pangunahing problema na sumalot sa pag-unlad ng mga tradisyonal na semiconductor laser: kung paano makagawa ng mga high-power laser output na may mataas na kalidad ng beam sa fundamental transverse mode.
Mga patayong panlabas na lukab na naglalabas ng ibabaw na laser (Vecsels), na kilala rin bilangmga laser ng semiconductor disc(SDL), ay isang medyo bagong miyembro ng pamilya ng laser. Kaya nitong idisenyo ang wavelength ng emisyon sa pamamagitan ng pagbabago ng komposisyon ng materyal at kapal ng quantum well sa semiconductor gain medium, at kasama ng intracavity frequency doubling, maaaring masakop ang malawak na hanay ng wavelength mula ultraviolet hanggang far infrared, na nakakamit ng mataas na power output habang pinapanatili ang mababang divergence Angle circular symmetric laser beam. Ang laser resonator ay binubuo ng ilalim na istruktura ng DBR ng gain chip at ng external output coupling mirror. Ang natatanging panlabas na istruktura ng resonator na ito ay nagbibigay-daan sa mga optical element na maipasok sa cavity para sa mga operasyon tulad ng frequency doubling, frequency difference, at mode-locking, na ginagawang perpekto ang VECSEL.pinagmumulan ng laserpara sa mga aplikasyon mula sa biophotonics, spectroscopy,gamot sa laser, at proyektong laser.
Ang resonator ng VC-surface emitting semiconductor laser ay patayo sa patag kung saan matatagpuan ang aktibong rehiyon, at ang output light nito ay patayo sa patag ng aktibong rehiyon, gaya ng ipinapakita sa pigura. Ang VCSEL ay may mga natatanging bentahe, tulad ng maliit na sukat, mataas na frequency, mahusay na kalidad ng beam, malaking cavity surface damage threshold, at medyo simpleng proseso ng produksyon. Nagpapakita ito 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 laser na higit sa watt level, kaya hindi ito magagamit sa mga larangan na may mataas na pangangailangan sa kuryente.

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 sides ng active region, na ibang-iba salaserAng resonator ay binubuo ng cleavage plane sa EEL. Ang direksyon ng VCSEL optical resonator ay patayo sa ibabaw ng chip, ang laser output ay patayo rin sa ibabaw ng chip, at ang reflectivity ng magkabilang panig ng DBR ay mas mataas kaysa sa EEL solution plane.
Ang haba ng laser resonator ng VCSEL ay karaniwang ilang microns, na mas maliit kaysa sa millimeter resonator ng EEL, at ang one-way gain na nakukuha ng optical field oscillation sa cavity ay mababa. Bagama't makakamit ang fundamental transverse mode output, ang output power ay maaari lamang umabot sa ilang milliwatts. Ang cross-section 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 power output ng VCSEL, kinakailangang dagdagan ang luminous region upang makapagbigay ng mas maraming gain, at ang pagtaas ng luminous region ay magiging sanhi ng pagiging multi-mode output ng output laser. Kasabay nito, mahirap makamit ang uniform current injection sa isang malaking luminous region, at ang hindi pantay na current injection ay magpapalala sa akumulasyon ng waste heat. Sa madaling salita, maaaring i-output ng VCSEL ang basic mode circular symmetric spot sa pamamagitan ng makatwirang structural design, ngunit mababa ang output power kapag ang output ay single mode. Samakatuwid, maraming VCsel ang kadalasang isinasama sa output mode.