Вовед во полупроводнички ласер со вертикална површина што емитира празнина (VCSEL)

Вовед во емитирање на вертикална површина на шуплинатаполупроводнички ласер(ВЦСЕЛ)
Вертикалните ласери што емитуваат површина со надворешна празнина беа развиени во средината на 1990-тите за да се надмине клучен проблем што го мачеше развојот на традиционалните полупроводнички ласери: како да се произведат ласерски излези со висока моќност со квалитет на висок зрак во фундаментален попречен режим.
Вертикални ласери што емитуваат површина на надворешна празнина (Vecsels), исто така познати какополупроводнички диск ласери(SDL), се релативно нов член на семејството ласери. Може да ја дизајнира брановата должина на емисијата со промена на составот на материјалот и дебелината на квантниот бунар во полупроводничката средина за засилување, а во комбинација со удвојување на фреквенцијата во внатрешноста на шуплината може да покрие широк опсег на бранови должини од ултравиолетова до далечна инфрацрвена светлина, постигнувајќи висока излезна моќност додека одржува кружен симетричен ласерски зрак со низок агол на дивергенција. Ласерскиот резонатор е составен од долната DBR структура на чипот за засилување и надворешното огледало за спојување на излезот. Оваа единствена структура на надворешен резонатор овозможува вметнување на оптички елементи во шуплината за операции како што се удвојување на фреквенцијата, разлика на фреквенцијата и заклучување на режимот, што го прави VECSEL идеален.ласерски изворза апликации кои се движат од биофотоника, спектроскопија,ласерска медицинаи ласерска проекција.
Резонаторот на VC-површинскиот полупроводнички ласер што емитува е нормален на рамнината каде што се наоѓа активниот регион, а неговата излезна светлина е нормална на рамнината на активниот регион, како што е прикажано на сликата. VCSEL има уникатни предности, како што се мала големина, висока фреквенција, добар квалитет на зракот, голем праг на оштетување на површината на шуплината и релативно едноставен процес на производство. Покажува одлични перформанси во апликациите на ласерски дисплеј, оптичка комуникација и оптички часовник. Сепак, VCsel-ите не можат да добијат ласери со висока моќност над нивото на вати, па затоа не можат да се користат во полиња со високи барања за моќност.

Ласерскиот резонатор на VCSEL е составен од дистрибуиран Брегов рефлектор (DBR) составен од повеќеслојна епитаксијална структура на полупроводнички материјал и на горната и на долната страна од активниот регион, што е многу различно одласеррезонатор составен од рамнина на расцепување во EEL. Насоката на VCSEL оптичкиот резонатор е нормална на површината на чипот, излезот на ласерот е исто така нормален на површината на чипот, а рефлективноста на двете страни на DBR е многу поголема од онаа на рамнината на растворот на EEL.
Должината на ласерскиот резонатор на VCSEL е генерално неколку микрони, што е многу помало од она на милиметарскиот резонатор на EEL, а еднонасочното засилување добиено со осцилацијата на оптичкото поле во шуплината е ниско. Иако може да се постигне фундаментален излез на попречен режим, излезната моќност може да достигне само неколку миливати. Профилот на пресек на излезниот ласерски зрак на VCSEL е кружен, а аголот на дивергенција е многу помал од оној на ласерскиот зрак што емитува работ. За да се постигне висока излезна моќност на VCSEL, потребно е да се зголеми светлосната област за да се обезбеди поголемо засилување, а зголемувањето на светлосната област ќе предизвика излезниот ласер да стане мулти-режимски излез. Во исто време, тешко е да се постигне униформно вбризгување на струја во голема светлосна област, а нерамномерното вбризгување на струја ќе ја зголеми акумулацијата на отпадна топлина. Накратко, VCSEL може да го произведе основниот режим на кружна симетрична точка преку разумен структурен дизајн, но излезната моќност е мала кога излезот е еден режим. Затоа, повеќе VCsel често се интегрирани во излезниот режим.