Вступ до вертикальної порожнини, що випромінює напівпровідниковий лазер (VCSEL)

Вступ до вертикальної порожнини, що випромінюєнапівпровідниковий лазер(VCSEL)
Вертикальна зовнішня порожнина, що випромінюють лазери, були розроблені в середині 1990-х років для подолання ключової проблеми, яка зазнала розвитку традиційних напівпровідникових лазерів: як виробляти потужні лазерні результати з високою якістю променя в фундаментальному поперечному режимі.
Вертикальна зовнішня порожнина, що випромінюють лазери (Vecsels), також відомі якнапівпровідникові дискові лазери(SDL) - відносно новий член лазерної родини. Він може спроектувати довжину хвилі випромінювання, змінюючи склад матеріалу та товщину квантової свердловини в напівпровідниковому середовищі посилення, а в поєднанні з подвоєнням внутрішньокавіозної частоти може охоплювати широкий діапазон довжини хвилі від ультрафіолетового до далекого інфрачервоного, досягаючи високої потужності, зберігаючи при цьому низький кутовий симетричний симетричний лазер. Лазерний резонатор складається з нижньої структури DBR мікросхеми посилення та зовнішнього дзеркала вихідного з’єднання. Ця унікальна структура зовнішнього резонатора дозволяє вставити оптичні елементи в порожнину для таких операцій, як подвоєння частоти, різниця частоти та блокування режиму, що робить Vecsel ідеальнимЛазерне джерелодля застосувань, починаючи від біофотоніки, спектроскопія,Лазерна медицина, і лазерна проекція.
Резонатор напівпровідникового лазера, що випромінює ВК, перпендикулярно до площини, де знаходиться активна область, і його вихідне світло перпендикулярно до площини активної області, як показано на малюнку. Він показує відмінну продуктивність у програмах лазерного дисплея, оптичного зв'язку та оптичного годинника. Однак VCSELS не може отримати потужні лазери над рівнем ват, тому вони не можуть бути використані в полях з високими вимогами до потужності.

Лазерний резонатор VCSEL складається з розподіленого відбивача Брегга (DBR), що складається з багатошарової епітаксіальної структури напівпровідникового матеріалу як з верхньої, так і з нижньої сторони активної області, яка сильно відрізняється відлазерРезонатор, що складається з площини розщеплення на вугорах. Напрямок оптичного резонатора VCSEL перпендикулярно до поверхні мікросхеми, лазерний вихід також перпендикулярно до поверхні мікросхеми, а відбивна здатність обох сторін DBR набагато вища, ніж у площині розчину вугрів.
Довжина лазерного резонатора VCSEL, як правило, кілька мкм, що значно менша, ніж у міліметрового резонатора вугор, а одностороннє посилення, отримане коливанням оптичного поля в порожнині, низький. Незважаючи на те, що основний вихід поперечного режиму може бути досягнутий, вихідна потужність може досягти лише декількох міліват. Профіль поперечного перерізу вихідного лазерного променя VCSEL круглий, а кут розбіжності значно менший, ніж у лазерному промені, що випромінює край. Для досягнення високої потужності VCSEL необхідно збільшити світлу область, щоб забезпечити більший приріст, а збільшення світиться область призведе до того, що вихідний лазер стане багатомодним виходом. У той же час важко досягти рівномірної ін'єкції струму у великій світильній області, і нерівномірне введення струму посилить накопичення відходів.