Inleiding tot vertikale holte-oppervlaktemissiehalfgeleierlaser(VCSEL)
Vertikale eksterne holte-oppervlakte-emitterende lasers is in die middel-1990's ontwikkel om 'n sleutelprobleem te oorkom wat die ontwikkeling van tradisionele halfgeleierlasers geteister het: hoe om hoëkrag-laseruitsette met hoë straalkwaliteit in fundamentele transversale modus te produseer.
Vertikale eksterne holte-oppervlakte-emitterende lasers (Vecsels), ook bekend ashalfgeleierskyflasers(SDL), is 'n relatief nuwe lid van die laserfamilie. Dit kan die emissiegolflengte ontwerp deur die materiaalsamestelling en dikte van die kwantumput in die halfgeleierversterkingsmedium te verander, en gekombineer met intrakavitêre frekwensieverdubbeling kan 'n wye golflengtebereik van ultraviolet tot ver infrarooi dek, wat hoë kraglewering bereik terwyl 'n lae divergensiehoek sirkelvormige simmetriese laserstraal gehandhaaf word. Die laserresonator bestaan uit die onderste DBR-struktuur van die versterkingskyfie en die eksterne uitsetkoppel-spieël. Hierdie unieke eksterne resonatorstruktuur laat toe dat optiese elemente in die holte geplaas word vir bewerkings soos frekwensieverdubbeling, frekwensieverskil en modusvergrendeling, wat VECSEL 'n ideale ... maak.laserbronvir toepassings wat wissel van biofotonika, spektroskopie,laser medisyne, en laserprojeksie.
Die resonator van die VC-oppervlak-emitterende halfgeleierlaser is loodreg op die vlak waar die aktiewe gebied geleë is, en die uitsetlig daarvan is loodreg op die vlak van die aktiewe gebied, soos in die figuur getoon. VCSEL het unieke voordele, soos klein grootte, hoë frekwensie, goeie straalkwaliteit, groot holte-oppervlakskadedrempel en 'n relatief eenvoudige produksieproses. Dit toon uitstekende werkverrigting in die toepassings van laserskerm, optiese kommunikasie en optiese klok. VCsels kan egter nie hoëkraglasers bo die wattvlak verkry nie, dus kan hulle nie in velde met hoë kragvereistes gebruik word nie.
Die laserresonator van VCSEL bestaan uit 'n verspreide Bragg-reflektor (DBR) wat bestaan uit 'n meerlaagse epitaksiale struktuur van halfgeleiermateriaal aan beide die boonste en onderste kante van die aktiewe gebied, wat baie verskil van die ...laserresonator saamgestel uit splitsingsvlak in EEL. Die rigting van die VCSEL optiese resonator is loodreg op die skyfie-oppervlak, die laseruitset is ook loodreg op die skyfie-oppervlak, en die reflektiwiteit van beide kante van die DBR is baie hoër as dié van die EEL-oplossingsvlak.
Die lengte van die laserresonator van VCSEL is oor die algemeen 'n paar mikron, wat baie kleiner is as dié van die millimeterresonator van EEL, en die eenrigtingwins wat verkry word deur die optiese veldossillasie in die holte is laag. Alhoewel die fundamentele transversale modus-uitset bereik kan word, kan die uitsetkrag slegs 'n paar milliwatt bereik. Die dwarssnitprofiel van die VCSEL-uitsetlaserstraal is sirkelvormig, en die divergensiehoek is baie kleiner as dié van die rand-uitstralende laserstraal. Om 'n hoë kraguitset van VCSEL te bereik, is dit nodig om die liggebied te vergroot om meer wins te bied, en die toename van die liggebied sal veroorsaak dat die uitsetlaser 'n multimodus-uitset word. Terselfdertyd is dit moeilik om eenvormige stroominspuiting in 'n groot liggebied te bereik, en die ongelyke stroominspuiting sal die ophoping van afvalhitte vererger. Kortom, die VCSEL kan die basiese modus sirkelvormige simmetriese kol uitvoer deur redelike strukturele ontwerp, maar die uitsetkrag is laag wanneer die uitset enkelmodus is. Daarom word veelvuldige VCsels dikwels in die uitsetmodus geïntegreer.
Plasingstyd: 21 Mei 2024