Вовед во полупроводнички ласер што емитува површина на вертикална празнина (VCSEL)

Вовед во емитирање на вертикалната површина на шуплинатаполупроводнички ласер(VCSEL)
Ласерите со вертикална надворешна шуплина што емитуваат површина беа развиени во средината на 1990-тите за да се надмине клучниот проблем што го мачеше развојот на традиционалните полупроводнички ласери: како да се произведат ласерски излези со голема моќност со квалитет на високо зрак во фундаментален попречен режим.
Ласери со вертикална надворешна шуплина што емитуваат површина (Vecsels), познати и каколасери со полупроводнички дискови(SDL), се релативно нов член на семејството на ласери. Може да ја дизајнира брановата должина на емисијата со менување на материјалниот состав и дебелината на квантниот бунар во медиумот за засилување на полупроводникот, а во комбинација со удвојувањето на фреквенцијата на интракавитацијата може да покрие широк опсег на бранови должини од ултравиолетово до далечно инфрацрвено, постигнувајќи висока излезна моќност додека одржува ниска дивергенција Аголен кружен симетричен ласерски зрак. Ласерскиот резонатор е составен од долната DBR структура на чипот за засилување и надворешното излезно огледало за спојување. Оваа единствена структура на надворешен резонатор овозможува оптички елементи да се вметнат во шуплината за операции како што се удвојување на фреквенцијата, разлика во фреквенцијата и заклучување на режимот, што го прави VECSEL идеаленласерски изворза апликации кои се движат од биофотоника, спектроскопија,ласерски лек, и ласерска проекција.
Резонаторот на полупроводничкиот ласер што емитува VC-површина 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 малите големина, висока фреквенција, добар квалитет на зракот, голем праг на оштетување на површината на шуплината и релативно едноставен производствен процес. Покажува одлични перформанси во апликациите на ласерски дисплеј, оптичка комуникација и оптички часовник. Сепак, VCsels 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 Bragg рефлектор (DBR) составен од повеќеслојна епитаксијална структура на полупроводнички материјал и на горната и на долната страна на активниот регион, што е многу различно одласерскирезонатор составен од рамнина на расцеп во EEL. Насоката на оптичкиот резонатор VCSEL е нормална на површината на чипот, излезот на ласерот е исто така нормален на површината на чипот, а рефлексивноста на двете страни на DBR е многу повисока од онаа на рамнината на растворот EEL.
Должината на ласерскиот резонатор на VCSEL е генерално неколку микрони, што е многу помала од онаа на милиметарскиот резонатор на EEL, а еднонасочното засилување добиено со осцилацијата на оптичкото поле во шуплината е мала. Иако може да се постигне основниот излез на попречен режим, излезната моќност може да достигне само неколку миливати. Профилот на напречниот пресек на излезниот ласерски зрак VCSEL е кружен, а аголот на дивергенција е многу помал од оној на ласерскиот зрак што емитува рабови. За да се постигне висока излезна моќност на VCSEL, неопходно е да се зголеми прозрачната област за да се обезбеди поголема добивка, а зголемувањето на светлечкиот регион ќе предизвика излезниот ласер да стане излез со повеќе режими. Во исто време, тешко е да се постигне рамномерно вбризгување струја во голем прозрачен регион, а нерамномерното вбризгување на струја ќе ја влоши акумулацијата на отпадната топлина. Накратко, VCSEL може да го испушти основниот режим на кружна симетрична точка преку разумен структурен дизајн, но Излезната моќност е ниска кога излезот е единечен режим. Затоа, повеќе VC-селови често се интегрираат во излезниот режим.