Pengenalan kepada Permukaan Rongga Menegak Memancarkan Laser Semikonduktor (VCSEL)

Pengenalan kepada Permukaan Permukaan Rongga MenegakLaser semikonduktor(Vcsel)
Rongga luaran menegak laser pemancar permukaan telah dibangunkan pada pertengahan 1990-an untuk mengatasi masalah utama yang telah melanda perkembangan laser semikonduktor tradisional: bagaimana menghasilkan output laser kuasa tinggi dengan kualiti rasuk yang tinggi dalam mod melintang asas.
Laser pemancar permukaan rongga luaran menegak (vecsels), juga dikenali sebagaiLaser cakera semikonduktor(SDL), adalah ahli keluarga laser yang agak baru. Ia boleh merekabentuk panjang gelombang pelepasan dengan mengubah komposisi bahan dan ketebalan kuantum dengan baik dalam medium semikonduktor, dan digabungkan dengan penggandaan frekuensi intrakaviti boleh meliputi jarak panjang gelombang yang luas dari ultraviolet ke inframerah yang jauh, mencapai output kuasa tinggi sambil mengekalkan rasuk laser simetrik yang rendah. Resonator laser terdiri daripada struktur dbr bawah cip keuntungan dan cermin gandingan output luaran. Struktur resonator luaran yang unik ini membolehkan unsur-unsur optik dimasukkan ke dalam rongga untuk operasi seperti kekerapan dua kali ganda, perbezaan kekerapan, dan penguncian mod, menjadikan Vecsel idealSumber laserUntuk aplikasi dari biophotonics, spektroskopi,Perubatan laser, dan unjuran laser.
Resonator permukaan VC yang memancarkan laser semikonduktor berserenjang dengan satah di mana rantau aktif terletak, dan cahaya outputnya berserenjang dengan satah kawasan aktif, seperti yang ditunjukkan dalam angka. Ia menunjukkan prestasi yang sangat baik dalam aplikasi paparan laser, komunikasi optik dan jam optik. Walau bagaimanapun, VCSels tidak dapat memperoleh laser kuasa tinggi di atas paras Watt, jadi mereka tidak boleh digunakan dalam bidang dengan keperluan kuasa yang tinggi.

Resonator laser VCSEL terdiri daripada reflektor Bragg yang diedarkan (DBR) yang terdiri daripada struktur epitaxial pelbagai lapisan bahan semikonduktor di kedua-dua bahagian atas dan bawah kawasan aktif, yang sangat berbeza darilaserResonator terdiri daripada pesawat belahan dalam belut. Arah resonator optik VCSEL berserenjang dengan permukaan cip, output laser juga berserenjang dengan permukaan cip, dan pemantulan kedua -dua belah DBR jauh lebih tinggi daripada satah larutan belut.
Panjang resonator laser VCSEL biasanya beberapa mikron, yang jauh lebih kecil daripada resonator milimeter EEL, dan keuntungan satu arah yang diperolehi oleh ayunan medan optik dalam rongga adalah rendah. Walaupun output mod melintang asas dapat dicapai, kuasa output hanya dapat mencapai beberapa milliwatt. Profil keratan rentas laser output VCSEL adalah bulat, dan sudut perbezaan jauh lebih kecil daripada rasuk laser yang memancarkan tepi. Untuk mencapai output kuasa tinggi VCSEL, adalah perlu untuk meningkatkan rantau bercahaya untuk memberikan lebih banyak keuntungan, dan peningkatan rantau bercahaya akan menyebabkan laser output menjadi output multi-mod. Pada masa yang sama, sukar untuk mencapai suntikan semasa seragam di rantau bercahaya yang besar, dan suntikan semasa yang tidak sekata akan memburukkan pengumpulan haba sisa. Dalam pendek, VCSEL boleh mengeluarkan mod simetri bulat mod asas melalui reka bentuk struktur yang munasabah, tetapi kuasa output adalah rendah apabila output adalah mod tunggal.