Inleiding tot vertikale holte oppervlak emitterende halfgeleier laser (VCSEL)

Inleiding tot vertikale holte oppervlak uitstraalhalfgeleier laser(VCSEL)
Vertikale eksterne holte oppervlak-emitterende lasers is in die middel van die 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 dwarsmodus te produseer.
Vertikale eksterne holte oppervlak-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 intraholte frekwensieverdubbeling kan 'n wye golflengtereeks van ultraviolet tot ver infrarooi dek, wat hoë kraguitset behaal terwyl 'n lae divergensie behou word. Hoek sirkelvormige simmetriese laserstraal. Die laserresonator is saamgestel uit die onderste DBR-struktuur van die versterkingskyfie en die eksterne uitsetkoppelingspieël. Hierdie unieke eksterne resonatorstruktuur laat optiese elemente toe om in die holte in te sit vir bewerkings soos frekwensieverdubbeling, frekwensieverskil en modussluiting, wat VECSEL 'n ideale maaklaser bronvir 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 sy uitsetlig 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 oppervlak skade drempel, en relatief eenvoudige produksie proses. Dit toon uitstekende werkverrigting in die toepassings van laservertoning, optiese kommunikasie en optiese horlosie. 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 is saamgestel uit 'n verspreide Bragg-reflektor (DBR) wat bestaan ​​uit multi-laag epitaksiale struktuur van halfgeleiermateriaal aan beide die boonste en onderste kante van die aktiewe gebied, wat baie verskil van dielaserresonator saamgestel uit splitsingsvlak in EEL. Die rigting van die VCSEL optiese resonator is loodreg op die chip oppervlak, die laser uitset is ook loodreg op die chip oppervlak, en die reflektiwiteit van beide kante van die DBR is baie hoër as dié van die EEL oplossing vlak.
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 eenrigtingaanwins wat verkry word deur die optiese veldossillasie in die holte is laag. Alhoewel die fundamentele dwarsmodus-uitset bereik kan word, kan die uitsetkrag slegs 'n paar milliwatt bereik. Die deursneeprofiel van die VCSEL-uitsetlaserstraal is sirkelvormig, en die divergensiehoek is baie kleiner as dié van die randuitstralende laserstraal. Om hoë kraguitset van VCSEL te bereik, is dit nodig om die liggebied te verhoog om meer wins te verskaf, en die toename van die liggebied sal veroorsaak dat die uitsetlaser 'n multi-modus uitset word. Terselfdertyd is dit moeilik om eenvormige stroominspuiting in 'n groot ligstreek te bereik, en die ongelyke stroominspuiting sal die ophoping van afvalhitte vererger. Kortom, die VCSEL kan die basiese modus sirkelvormige simmetriese kol uitset deur redelike strukturele ontwerp, maar die uitsetkrag is laag wanneer die uitset enkelmodus is.Daarom word verskeie VCsels dikwels in die uitsetmodus geïntegreer.


Postyd: 21 Mei 2024