Introduzzjoni għal-lejżer semikonduttur li jarmi l-wiċċ b'kavità vertikali (VCSEL)

Introduzzjoni għall-emissjoni tal-wiċċ tal-kavità vertikalilejżer semikonduttur(VCSEL)
Lejżers li jarmu l-wiċċ b'kavità esterna vertikali ġew żviluppati f'nofs is-snin disgħin biex jegħlbu problema ewlenija li ilha tolqot l-iżvilupp ta' lejżers semikondutturi tradizzjonali: kif jipproduċu outputs tal-lejżer ta' qawwa għolja b'kwalità għolja tar-raġġ fil-modalità trasversali fundamentali.
Lejżers li jarmu l-wiċċ b'kavità esterna vertikali (Vecsels), magħrufa wkoll bħalalejżers tad-diski semikondutturi(SDL), huma membru relattivament ġdid tal-familja tal-lejżers. Jista' jiddisinja t-tul tal-mewġa tal-emissjoni billi jibdel il-kompożizzjoni tal-materjal u l-ħxuna tal-bir kwantiku fil-mezz tal-qligħ tas-semikondutturi, u flimkien mad-doppju tal-frekwenza intrakavità jista' jkopri firxa wiesgħa ta' tul ta' mewġa mill-ultravjola għall-infra-aħmar imbiegħed, u jikseb output ta' qawwa għolja filwaqt li jżomm raġġ tal-lejżer ċirkolari simmetriku b'angolu ta' diverġenza baxxa. Ir-reżonatur tal-lejżer huwa magħmul mill-istruttura DBR tal-qiegħ taċ-ċippa tal-qligħ u l-mera tal-akkoppjar tal-ħruġ estern. Din l-istruttura unika tar-reżonatur estern tippermetti li elementi ottiċi jiddaħħlu fil-kavità għal operazzjonijiet bħar-roppju tal-frekwenza, id-differenza fil-frekwenza, u l-illokkjar tal-modalità, u b'hekk il-VECSEL huwa ideali.sors tal-lejżergħal applikazzjonijiet li jvarjaw minn bijofotonika, spettroskopija,mediċina bil-lejżer, u projezzjoni bil-lejżer.
Ir-reżonatur tal-lejżer semikonduttur li jarmi l-wiċċ VC huwa perpendikolari għall-pjan fejn jinsab ir-reġjun attiv, u d-dawl tal-ħruġ tiegħu huwa perpendikolari għall-pjan tar-reġjun attiv, kif muri fil-figura. Il-VCSEL għandu vantaġġi uniċi, bħal daqs żgħir, frekwenza għolja, kwalità tajba tar-raġġ, limitu kbir ta' ħsara fil-wiċċ tal-kavità, u proċess ta' produzzjoni relattivament sempliċi. Juri prestazzjoni eċċellenti fl-applikazzjonijiet tal-wiri tal-lejżer, komunikazzjoni ottika u arloġġ ottiku. Madankollu, il-VCsels ma jistgħux jiksbu lejżers ta' qawwa għolja 'l fuq mil-livell tal-watt, għalhekk ma jistgħux jintużaw f'oqsma b'rekwiżiti ta' qawwa għolja.

Ir-reżonatur tal-lejżer tal-VCSEL huwa magħmul minn riflettur Bragg distribwit (DBR) magħmul minn struttura epitassjali b'ħafna saffi ta' materjal semikonduttur kemm fuq in-naħa ta' fuq kif ukoll fuq in-naħa t'isfel tar-reġjun attiv, li hija differenti ħafna minnlejżerReżonatur magħmul minn pjan ta' qsim f'EEL. Id-direzzjoni tar-reżonatur ottiku VCSEL hija perpendikolari għall-wiċċ taċ-ċippa, l-output tal-lejżer huwa wkoll perpendikolari għall-wiċċ taċ-ċippa, u r-riflettività taż-żewġ naħat tad-DBR hija ħafna ogħla minn dik tal-pjan tas-soluzzjoni EEL.
It-tul tar-reżonatur tal-lejżer tal-VCSEL ġeneralment huwa ftit mikroni, li huwa ħafna iżgħar minn dak tar-reżonatur millimetru tal-EEL, u l-qligħ f'direzzjoni waħda miksub mill-oxxillazzjoni tal-kamp ottiku fil-kavità huwa baxx. Għalkemm l-output tal-modalità trasversali fundamentali jista' jinkiseb, il-qawwa tal-output tista' tilħaq biss diversi milliwatts. Il-profil tas-sezzjoni trasversali tar-raġġ tal-lejżer tal-output tal-VCSEL huwa ċirkolari, u l-Angolu tad-Diverġenza huwa ħafna iżgħar minn dak tar-raġġ tal-lejżer li jarmi t-tarf. Biex jinkiseb output ta' qawwa għolja tal-VCSEL, huwa meħtieġ li jiżdied ir-reġjun luminuż biex jiġi pprovdut aktar qligħ, u ż-żieda fir-reġjun luminuż tikkawża li l-lejżer tal-output isir output multi-modali. Fl-istess ħin, huwa diffiċli li tinkiseb injezzjoni uniformi tal-kurrent f'reġjun luminuż kbir, u l-injezzjoni irregolari tal-kurrent se taggrava l-akkumulazzjoni tas-sħana mormija. Fil-qosor, il-VCSEL jista' joħroġ il-post simmetriku ċirkolari tal-modalità bażika permezz ta' disinn strutturali raġonevoli, iżda l-qawwa tal-output hija baxxa meta l-output ikun mod wieħed. Għalhekk, ħafna VCsels huma spiss integrati fil-modalità tal-output.