آشنایی با لیزر نیمه هادی سطح حفره عمودی (VCSEL)

آشنایی با انتشار سطح حفره عمودیلیزر نیمه هادی(VCSEL)
لیزرهای عمودی حفره عمودی در اواسط دهه 1990 برای غلبه بر یک مشکل کلیدی که باعث توسعه لیزرهای نیمه هادی سنتی شده است ، توسعه داده شد: نحوه تولید خروجی های لیزر با قدرت بالا با کیفیت پرتوهای بالا در حالت عرضی اساسی.
لیزرهای ساطع کننده حفره خارجی عمودی (Vecsels) ، همچنین به عنوان شناخته می شوندلیزرهای دیسک نیمه هادی(SDL) ، عضو نسبتاً جدیدی از خانواده لیزر هستند. این می تواند با تغییر ترکیب مواد و ضخامت چاه کوانتومی در محیط افزایش نیمه هادی ، طول موج انتشار را طراحی کند و با دو برابر شدن فرکانس داخل رحمی ترکیب شده می تواند دامنه موج گسترده ای از ماوراء بنفش تا مادون قرمز دور را پوشش دهد ، و در عین حال حفظ یک زاویه کمتری با زاویه کم رنگ و ضریب کمرنگ لیزر لازر کمرنگ. تشدید کننده لیزر از ساختار پایین DBR تراشه افزایش و آینه اتصال خروجی خارجی تشکیل شده است. این ساختار طنین انداز خارجی منحصر به فرد اجازه می دهد تا عناصر نوری برای عملیاتی مانند دو برابر شدن فرکانس ، اختلاف فرکانس و قفل کردن حالت در حفره وارد شوند و باعث می شود Vecsel ایده آل باشدمنبع لیزریبرای برنامه های کاربردی از بیوفوتونیک ، طیف سنجی ،داروی لیزری، و پیش بینی لیزر.
طنین انداز لیزر نیمه هادی ساطع کننده VC سطح عمود بر هواپیما که در آن منطقه فعال قرار دارد ، عمود است و نور خروجی آن عمود بر صفحه منطقه فعال است ، همانطور که در شکل نشان داده شده است. VCSEL دارای مزایای منحصر به فردی است ، مانند اندازه کوچک ، کیفیت بالا ، کیفیت خوب ، سطح عالی ، آسیب سطح بزرگ حفره و روند تولید نسبتاً ساده. این عملکرد عالی را در کاربردهای صفحه نمایش لیزر ، ارتباط نوری و ساعت نوری نشان می دهد. با این حال ، VCSEL ها نمی توانند لیزرهای با قدرت بالا را بالاتر از سطح وات بدست آورند ، بنابراین نمی توان آنها را در زمینه هایی با نیازهای قدرت بالا استفاده کرد.

طنین انداز لیزر VCSEL از یک بازتابنده Bragg توزیع شده (DBR) تشکیل شده از ساختار اپیلاکس چند لایه از مواد نیمه هادی در هر دو قسمت فوقانی و پایین ناحیه فعال تشکیل شده است ، که بسیار متفاوت از آن است.لیزرطنین انداز متشکل از هواپیمای شکاف در مارماهی. جهت تشدید کننده نوری VCSEL عمود بر سطح تراشه است ، خروجی لیزر نیز عمود بر سطح تراشه است و بازتاب هر دو طرف DBR بسیار بالاتر از صفحه محلول مارماهی است.
طول تشدید کننده لیزر VCSEL به طور کلی چند میکرون است ، که بسیار کوچکتر از تشدید کننده میلی متر مارماهی است و افزایش یک طرفه به دست آمده توسط نوسان میدان نوری در حفره کم است. اگرچه می توان خروجی اساسی حالت عرضی را بدست آورد ، قدرت خروجی فقط می تواند به چندین میلی وات برسد. مشخصات مقطع پرتو لیزر خروجی VCSEL به صورت دایره ای است و زاویه واگرایی بسیار کوچکتر از پرتو لیزر با انتشار لبه است. برای دستیابی به توان بالا VCSEL ، لازم است که منطقه درخشان افزایش یابد تا سود بیشتری داشته باشد و افزایش منطقه درخشان باعث می شود لیزر خروجی به یک خروجی چند حالته تبدیل شود. در عین حال ، دستیابی به تزریق جریان یکنواخت در یک منطقه درخشان بزرگ دشوار است ، و تزریق جریان ناهموار باعث تجمع گرمای زباله می شود.