Introduzione à u laser semiconduttore à emissione di superficia verticale (VCSEL)

Introduzione à l'emissione di superfici di cavità verticalelaser semiconductor(VCSEL)
Verticale cavità esterna laser superficia-emittenti sò stati sviluppati à a mità di l'anni 1990 per superà un prublema chjave chì hà afflittu u sviluppu di i laser semiconductor tradiziunali: cumu pruduce e produzioni laser d'alta putenza cù una qualità di fasciu alta in modu trasversale fundamentale.
Verticale cavità esterna laser superficia-emitting (Vecsels), canusciutu macari comulaser di discu semiconductor(SDL), sò un membru relativamente novu di a famiglia di laser. Pò cuncepisce a lunghezza d'onda di emissione cambiendu a cumpusizioni di materiale è u spessore di u quantum well in u mediu di guadagnu di semiconductor, è cumminatu cù u radduppiamentu di frequenza intracavità pò copre una larga gamma di lunghezze d'onda da ultraviolet à infrarossu luntanu, ottene una alta putenza mentre mantene una bassa divergenza. Fascio laser simmetricu d'angolo circular. U risonatore laser hè cumpostu da a struttura DBR di fondu di u chip di guadagnu è u specchiu di accoppiamentu di output esternu. Questa struttura unica di risonatore esternu permette à l'elementi ottici di esse inseriti in a cavità per operazioni cum'è doppia frequenza, differenza di frequenza è bloccu di modalità, facendu VECSEL un ideale.fonte laserper applicazioni chì varianu da biofotonica, spettroscopia,medicina laser, è prughjezzione laser.
U resonator di u laser semiconductor VC-superficie emitting hè perpendicular à u pianu induve si trova a regione attiva, è a so luce di output hè perpendicular à u pianu di a regione attiva, cum'è mostra in a figura.VCSEL hà vantaghji unichi, cum'è picculu taglia, alta frequenza, bona qualità fasciu, soglia di dannu superficia cavità grande, è prucessu di pruduzzioni relativamente sèmplice. Mostra prestazioni eccellenti in l'applicazioni di display laser, cumunicazione ottica è clock otticu. Tuttavia, i VCsels ùn ponu micca ottene un laser d'alta putenza sopra à u livellu di watt, perchè ùn ponu micca esse usatu in campi cù esigenze di alta putenza.

U risonatore laser di VCSEL hè custituitu da un riflettore Bragg distribuitu (DBR) cumpostu da una struttura epitaxial multi-layer di materiale semiconductor nantu à i lati superiore è inferjuri di a regione attiva, chì hè assai sfarente da a regione attiva.laserrisonatore cumpostu da u pianu di clivage in EEL. A direzzione di u resonatore otticu VCSEL hè perpendiculare à a superficia di chip, u laser output hè ancu perpendicular à a superficia di chip, è a riflettività di i dui lati di u DBR hè assai più altu ch'è quellu di u pianu di suluzione EEL.
A durata di u resonator laser di VCSEL hè generalmente uni pochi microns, chì hè assai più chjucu di quellu di u resonator millimetru di EEL, è u guadagnu unidirezionale ottenutu da l'oscillazione di u campu otticu in a cavità hè bassu. Ancu s'ellu si pò ottene u funziunamentu di u modu trasversale fundamentale, a putenza di output pò ghjunghje solu à parechji milliwatts. U prufilu cross-section di u fasciu laser output VCSEL hè circular, è u Angle divergenza hè assai più chjucu cà quellu di u fasciu laser bordu-emitting. Per ottene una alta putenza di VCSEL, hè necessariu di aumentà a regione luminosa per furnisce più guadagnu, è l'aumentu di a regione luminosa pruvucarà u laser di output per diventà un output multi-mode. À u listessu tempu, hè difficiule di ottene una iniezione di corrente uniforme in una grande regione luminosa, è l'iniezione di corrente irregolare aggrava l'accumulazione di calore. putenza di pruduzzioni hè bassu quandu u pruduzzione hè unicu mode.Therefore, multiple VCsels sò spessu integrata in u modu di pruduzzioni.