Introduzzjoni għall-wiċċ tal-kavità vertikali li jarmi l-lejżer tas-semikondutturi (VCSEL)

Introduzzjoni għal wiċċ tal-kavità vertikali li jarmiLaser Semikonduttur(VCSEL)
Lejżers li jarmu l-wiċċ tal-kavità esterna vertikali ġew żviluppati f'nofs is-snin disgħin biex tingħeleb problema ewlenija li wettqet l-iżvilupp ta 'lejżers tradizzjonali tas-semikondutturi: kif tipproduċi riżultati tal-lejżer b'qawwa għolja bi kwalità ta' raġġ għoli fil-mod transvers fundamentali.
Lejżers li jarmu l-wiċċ tal-kavità esterna vertikali (vecsels), magħrufa wkoll bħalaLejżers tad-diska tas-semikondutturi(SDL), huma membru relattivament ġdid tal-familja tal-lejżer. Jista 'jiddisinja t-tul ta' mewġa ta 'emissjoni billi tbiddel il-kompożizzjoni tal-materjal u l-ħxuna tal-kwantum fil-mezz ta' qligħ tas-semikondutturi, u flimkien ma 'l-irduppjar tal-frekwenza tal-intrakavità jista' jkopri firxa wiesgħa ta 'tul ta' mewġa minn ultravjola għal infra-aħmar, li jikseb output ta 'enerġija għolja filwaqt li jżomm angolu ta' diverġenza baxx ta 'raġġ simmetriku tal-laser. Ir-reżonatur tal-lejżer huwa magħmul mill-istruttura tal-qiegħ DBR taċ-ċippa tal-qligħ u l-mera tal-akkoppjar estern tal-ħruġ. Din l-istruttura ta 'reżonatur estern uniku tippermetti li l-elementi ottiċi jiddaħħlu fil-kavità għal operazzjonijiet bħal irduppjar ta' frekwenza, differenza ta 'frekwenza, u modalità li tissakkar, u tagħmel il-vecsel idealisors tal-lejżerGħal applikazzjonijiet li jvarjaw minn bijofotonika, spettroskopija,Mediċina bil-lejżer, u projezzjoni bil-lejżer.
Ir-reżonatur tal-laser semikonduttur li jarmi l-wiċċ VC huwa perpendikulari mal-pjan fejn jinsab ir-reġjun attiv, u d-dawl tal-ħruġ tiegħu huwa perpendikulari mal-pjan tar-reġjun attiv, kif muri fil-Figura. VcCel għandu vantaġġi uniċi, bħal daqs żgħir, frekwenza għolja, kwalità tajba, kwalità ta 'raġġ tajjeb, kwalità kbira tal-kavità, u proċess ta' produzzjoni relattivament sempliċi. Juri prestazzjoni eċċellenti fl-applikazzjonijiet tal-wiri tal-lejżer, komunikazzjoni ottika u arloġġ ottiku. Madankollu, VCSels ma jistgħux jiksbu lejżers ta 'enerġija għolja' l fuq mil-livell ta 'Watt, u għalhekk ma jistgħux jintużaw f'oqsma b'rekwiżiti ta' enerġija għolja.

Ir-reżonatur tal-lejżer ta 'VCSEL huwa magħmul minn riflettur distribwit ta' Bragg (DBR) magħmul minn struttura epitassjali b'ħafna saffi ta 'materjal semikonduttur kemm fuq in-naħat ta' fuq u t'isfel tar-reġjun attiv, li huwa differenti ħafna mill-LaserReżonatur magħmul minn pjan ta 'qsim fis-sallur. Id-direzzjoni tar-reżonatur ottiku VCSEL hija perpendikulari mal-wiċċ taċ-ċippa, il-ħruġ tal-lejżer huwa wkoll perpendikulari mal-wiċċ taċ-ċippa, u r-riflettività taż-żewġ naħat tad-DBR hija ħafna ogħla minn dik tal-pjan tas-soluzzjoni tas-sallur.
It-tul tar-reżonatur tal-lejżer ta 'VCSEL huwa ġeneralment ftit mikroni, li huwa ħafna iżgħar minn dak tar-reżonatur tal-millimetru tas-sallur, u l-gwadann f'direzzjoni waħda miksuba mill-oxxillazzjoni tal-kamp ottiku fil-kavità huwa baxx. Għalkemm il-produzzjoni fundamentali tal-mod trasversali tista 'tinkiseb, il-qawwa tal-ħruġ tista' tilħaq biss diversi milliwatts. Il-profil ta 'sezzjoni trasversali tar-raġġ tal-lejżer tal-ħruġ VCSEL huwa ċirkolari, u l-angolu ta' diverġenza huwa ħafna iżgħar minn dak tar-raġġ tal-lejżer li jarmu t-tarf. Sabiex tinkiseb produzzjoni ta 'enerġija għolja ta' VCSEL, huwa meħtieġ li jiżdied ir-reġjun luminuż biex jipprovdi aktar qligħ, u ż-żieda tar-reġjun luminuż tikkawża li l-laser tal-ħruġ isir produzzjoni b'ħafna modi. Fl-istess ħin, huwa diffiċli li tinkiseb injezzjoni ta 'kurrent uniformi f'reġjun luminuż kbir, u l-injezzjoni ta' kurrent irregolari se tiggrava l-akkumulazzjoni tas-sħana ta 'l-iskart. Fil-qosor, il-VCSEL jista' joħroġ il-mod bażiku ta 'post simetriku ċirkolari permezz ta' disinn strutturali raġonevoli, iżda l-qawwa tal-ħruġ hija baxxa meta l-output huwa mod uniku.