Introduzzjoni għal laser semikonduttur li jarmi l-wiċċ tal-kavità vertikali (VCSEL)

Introduzzjoni għall-emissjoni tal-wiċċ tal-kavità vertikalilaser semikonduttur(VCSEL)
Lejżers li jarmu l-wiċċ tal-kavità esterna vertikali ġew żviluppati f'nofs is-snin 90 biex tingħeleb problema ewlenija li ħabtet l-iżvilupp ta 'lejżers semikondutturi tradizzjonali: kif tipproduċi outputs tal-lejżer ta' qawwa għolja bi kwalità għolja ta 'raġġ f'modalità trasversali 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-laser. Jista 'jiddisinja l-wavelength tal-emissjoni billi jibdel il-kompożizzjoni tal-materjal u l-ħxuna tal-kwantum sew fil-medju tal-gwadann tas-semikondutturi, u flimkien mal-irduppjar tal-frekwenza intracavity jista' jkopri firxa wiesgħa ta 'wavelength minn ultravjola għal infrared 'il bogħod, u jikseb produzzjoni ta' qawwa għolja filwaqt li żżomm diverġenza baxxa Raġġ tal-lejżer simetriku ċirkulari angolu. Ir-resonatur tal-lejżer huwa magħmul mill-istruttura DBR tal-qiegħ taċ-ċippa tal-gwadann u l-mera tal-akkoppjar tal-output estern. Din l-istruttura unika tar-resonatur estern tippermetti li l-elementi ottiċi jiddaħħlu fil-kavità għal operazzjonijiet bħall-irduppjar tal-frekwenza, id-differenza fil-frekwenza u l-illokkjar tal-mod, li jagħmel VECSEL idealisors tal-lasergħal applikazzjonijiet li jvarjaw minn bijofotonika, spettroskopija,mediċina bil-laser, u projezzjoni bil-lejżer.
Ir-resonatur tal-laser semikonduttur li jarmi l-wiċċ VC huwa perpendikolari mal-pjan fejn jinsab ir-reġjun attiv, u d-dawl tal-ħruġ tiegħu huwa perpendikolari għall-pjan tar-reġjun attiv, kif muri fil-figura.VCSEL għandu vantaġġi uniċi, bħal żgħar daqs, 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, VCsels ma jistgħux jiksbu lejżers ta 'qawwa għolja 'l fuq mil-livell ta' watt, għalhekk ma jistgħux jintużaw f'oqsma b'rekwiżiti ta 'enerġija għolja.

Ir-resonatur tal-lejżer ta '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 t'isfel tar-reġjun attiv, li huwa differenti ħafna mir-reġjun attiv.laserreżonatur kompost minn pjan ta' qsim f'EEL. Id-direzzjoni tar-resonatur ottiku VCSEL hija perpendikolari mal-wiċċ taċ-ċippa, l-output tal-lejżer huwa wkoll perpendikolari mal-wiċċ taċ-ċippa, u r-riflettività taż-żewġ naħat tad-DBR hija ħafna ogħla minn dik tal-pjan tas-soluzzjoni EEL.
It-tul tar-resonator tal-lejżer ta 'VCSEL huwa ġeneralment ftit mikroni, li huwa ħafna iżgħar minn dak tar-resonatur millimetru ta' EEL, u l-gwadann f'direzzjoni waħda miksuba mill-oxxillazzjoni tal-kamp ottiku fil-kavità huwa baxx. Għalkemm l-output tal-modalità trasversali fundamentali jista 'jinkiseb, il-qawwa tal-ħruġ tista' tilħaq biss diversi milliwatts. Il-profil tas-sezzjoni trasversali tar-raġġ tal-lejżer tal-ħruġ VCSEL huwa ċirkolari, u l-Angolu tad-diverġenza huwa ħafna iżgħar minn dak tar-raġġ tal-lejżer li jarmi t-tarf. Biex tikseb output ta 'qawwa għolja ta' VCSEL, huwa meħtieġ li jiżdied ir-reġjun luminuż biex jipprovdi aktar gwadann, u ż-żieda tar-reġjun luminuż se tikkawża li l-laser tal-ħruġ isir output b'ħafna modi. Fl-istess ħin, huwa diffiċli li tinkiseb injezzjoni ta 'kurrent uniformi f'reġjun luminuż kbir, u l-injezzjoni tal-kurrent irregolari se taggrava l-akkumulazzjoni tas-sħana mormija. Fil-qosor, il-VCSEL jista' joħroġ il-post simetriku ċirkolari tal-mod bażiku permezz ta 'disinn strutturali raġonevoli, iżda l- qawwa tal-ħruġ hija baxxa meta l-output huwa wieħed mode.Therefore, VCsels multipli spiss huma integrati fil-modalità tal-ħruġ.