Inleiding tot vertikale holte oppervlakuitstralinghalfgeleier laser(Vcsel)
In die middel van die negentigerjare is vertikale eksterne holte-oppervlak-emitterende lasers ontwikkel om 'n sleutelprobleem te oorkom wat die ontwikkeling van tradisionele halfgeleierlasers geteister het: hoe om hoë-krag laser-uitsette met 'n hoë balkkwaliteit in fundamentele transversale modus te produseer.
Vertikale eksterne holte oppervlak-emitterende lasers (vecsels), ook bekend ashalfgeleier skyflasers(SDL), is 'n betreklik nuwe lid van die laserfamilie. Dit kan die emissiegolflengte ontwerp deur die materiële samestelling en dikte van die kwantumput in die halfgeleier -winsmedium te verander, en gekombineer met die intrasaviteitsfrekwensie -verdubbeling kan 'n wye golflengte -reeks dek van ultraviolet tot ver infrarooi, wat 'n hoë kraglewering behaal, terwyl dit 'n lae divergensie -hoek -sirkelvormige simmetriese laserbalk behou. Die laserresonator bestaan uit die onderste DBR -struktuur van die winsskyfie en die eksterne uitsetkoppiespieël. Met hierdie unieke eksterne resonatorstruktuur kan optiese elemente in die holte geplaas word vir bewerkings soos frekwensie verdubbeling, frekwensieverskil en modus-sluiting, wat Vecsel 'n ideaal maakLaserbronvir toepassings wat wissel van biofotonika, spektroskopie,Laser medisyne, en laserprojeksie.
Die resonator van die VC-oppervlak wat halfgeleier laser uitstraal, is loodreg op die vlak waar die aktiewe streek geleë is, en die uitsetlig is loodreg op die vlak van die aktiewe streek, soos aangetoon in die figuur. VCSEL het unieke voordele, soos 'n klein grootte, hoë frekwensie, goeie balkgehalte, groot holte-oppervlakskade-drumpel en 'n relatiewe eenvoudige produksieproses. Dit toon uitstekende werkverrigting in die toepassings van laservertoning, optiese kommunikasie en optiese horlosie. VCSels kan egter nie hoë-kraglasers bo die Watt-vlak verkry nie, en dit kan dus nie in velde met hoë kragvereistes gebruik word nie.
Die laserresonator van VCSEL bestaan uit 'n verspreide Bragg-reflektor (DBR) wat bestaan uit 'n multi-laag epitaksiale struktuur van halfgeleiermateriaal aan die boonste en onderste kante van die aktiewe streek, wat baie verskil van dielaserResonator wat bestaan uit splitsingsvlak in paling. Die rigting van die VCSEL -optiese resonator is loodreg op die chipoppervlak, die laseruitset is ook loodreg op die chipoppervlak, en die reflektiwiteit van beide kante van die DBR is baie hoër as die van die palingoplossingsvlak.
Die lengte van die laserresonator van VCSEL is oor die algemeen 'n paar mikron, wat baie kleiner is as dié van die millimeter-resonator van paling, en die eenrigtingwins verkry deur die optiese veld-ossillasie in die holte is laag. Alhoewel die fundamentele dwarsmodusuitset bereik kan word, kan die uitsetkrag slegs 'n paar milliwatt bereik. Die dwarssnitprofiel van die VCSEL-uitset-laserstraal is sirkelvormig, en die divergensiehoek is baie kleiner as dié van die rand-emitterende laserstraal. Om 'n hoë kraglewering van VCSEL te bereik, is dit nodig om die ligte streek te verhoog om meer wins te lewer, en die toename in die ligte streek sal veroorsaak dat die uitsetlaser 'n multimodus-uitset word. Terselfdertyd is dit moeilik om eenvormige stroominspuiting in 'n groot ligte streek te bewerkstellig, en die ongelyke huidige inspuiting sal afvalhitte -opeenhoping vererger. In kort kan die VCSEL die basiese modus -sirkelvormige simmetriese kol deur redelike strukturele ontwerp lewer, maar die uitsetkrag is laag as die uitset 'n enkele modus is.
Postyd: Mei-21-2024