ठाडो गुहा सतह उत्सर्जन सेमीकन्डक्टर लेजर (VCSEL) को परिचय

ठाडो गुहा सतह उत्सर्जन को परिचयअर्धचालक लेजर(VCSEL)
ठाडो बाह्य गुहा सतह-उत्सर्जक लेजरहरू 1990 को मध्यमा परम्परागत सेमीकन्डक्टर लेजरहरूको विकासमा समस्या भएको मुख्य समस्यालाई हटाउन विकसित गरिएको थियो: आधारभूत ट्रान्सभर्स मोडमा उच्च बीम गुणस्तरको साथ उच्च-शक्ति लेजर आउटपुटहरू कसरी उत्पादन गर्ने।
ठाडो बाह्य गुहा सतह-उत्सर्जक लेजरहरू (Vecsels), जसलाई पनि भनिन्छअर्धचालक डिस्क लेजरहरू(SDL), लेजर परिवारका अपेक्षाकृत नयाँ सदस्य हुन्। यसले अर्धचालक गेन माध्यममा क्वान्टम राम्रोसँग सामग्रीको संरचना र मोटाई परिवर्तन गरेर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य डिजाइन गर्न सक्छ, र इन्ट्राक्याभिटी फ्रिक्वेन्सी दोब्बरसँग मिलाएर पराबैंगनीदेखि टाढा इन्फ्रारेडसम्मको फराकिलो तरंगदैर्ध्य दायरा कभर गर्न सक्छ, कम विचलन कायम राख्दै उच्च शक्ति उत्पादन प्राप्त गर्दछ। कोण गोलाकार सममित लेजर बीम। लेजर रेजोनेटर गेन चिपको तलको DBR संरचना र बाहिरी आउटपुट कपलिंग मिररबाट बनेको हुन्छ। यो अद्वितीय बाह्य रेजोनेटर संरचनाले VECSEL लाई आदर्श बनाउँदै फ्रिक्वेन्सी डबलिङ, फ्रिक्वेन्सी भिन्नता, र मोड-लकिङ जस्ता कार्यहरूका लागि गुहामा अप्टिकल तत्वहरू घुसाउन अनुमति दिन्छ।लेजर स्रोतबायोफोटोनिक्स, स्पेक्ट्रोस्कोपी,लेजर औषधिर लेजर प्रक्षेपण।
VC-सतह उत्सर्जन गर्ने अर्धचालक लेजरको रेजोनेटर सक्रिय क्षेत्र रहेको प्लेनमा लम्ब हुन्छ, र यसको आउटपुट लाइट सक्रिय क्षेत्रको प्लेनमा लम्ब हुन्छ, चित्रमा देखाइए अनुसार। VCSEL का अद्वितीय फाइदाहरू छन्, जस्तै सानो आकार, उच्च आवृत्ति, राम्रो बीम गुणस्तर, ठूलो गुहा सतह क्षति थ्रेसहोल्ड, र अपेक्षाकृत सरल उत्पादन प्रक्रिया। यसले लेजर डिस्प्ले, अप्टिकल कम्युनिकेशन र अप्टिकल घडीको अनुप्रयोगहरूमा उत्कृष्ट प्रदर्शन देखाउँछ। यद्यपि, VCsels ले वाट स्तर भन्दा माथि उच्च-शक्ति लेजरहरू प्राप्त गर्न सक्दैन, त्यसैले तिनीहरू उच्च शक्ति आवश्यकताहरू भएका क्षेत्रमा प्रयोग गर्न सकिँदैन।

VCSEL को लेजर रेजोनेटर सक्रिय क्षेत्रको माथिल्लो र तल्लो दुवै पक्षहरूमा अर्धचालक सामग्रीको बहु-तह एपिटेक्सियल संरचनाबाट बनेको वितरित ब्राग रिफ्लेक्टर (DBR) बाट बनेको छ, जुन धेरै फरक छ।लेजरEEL मा क्लीभेज प्लेनबाट बनेको रेजोनेटर। VCSEL अप्टिकल रेजोनेटरको दिशा चिप सतहमा सीधा छ, लेजर आउटपुट पनि चिप सतहमा सीधा छ, र DBR को दुवै पक्षको परावर्तन EEL समाधान प्लेन भन्दा धेरै उच्च छ।
VCSEL को लेजर रेजोनेटरको लम्बाइ सामान्यतया केही माइक्रोन हुन्छ, जुन EEL को मिलिमिटर रेजोनेटर भन्दा धेरै सानो हुन्छ, र गुहामा अप्टिकल फिल्ड दोलन द्वारा प्राप्त एकतर्फी लाभ कम हुन्छ। यद्यपि मौलिक ट्रान्सभर्स मोड आउटपुट प्राप्त गर्न सकिन्छ, आउटपुट पावर धेरै मिलिवाट मात्र पुग्न सक्छ। VCSEL आउटपुट लेजर बीमको क्रस-सेक्शन प्रोफाइल गोलाकार छ, र विचलन कोण किनारा-उत्सर्जक लेजर बीम भन्दा धेरै सानो छ। VCSEL को उच्च पावर आउटपुट प्राप्त गर्न, अधिक लाभ प्रदान गर्न को लागी चमकदार क्षेत्र बढाउन आवश्यक छ, र चमकदार क्षेत्र को वृद्धि लेजर लेजर एक बहु-मोड आउटपुट को कारण हुनेछ। एकै समयमा, यो ठूलो उज्यालो क्षेत्रमा एकसमान वर्तमान इंजेक्शन प्राप्त गर्न गाह्रो छ, र असमान वर्तमान इन्जेक्सनले फोहोर ताप संचयलाई बढाउँछ। छोटकरीमा, VCSEL ले उचित संरचनात्मक डिजाइन मार्फत आधारभूत मोड गोलाकार सममित स्थान आउटपुट गर्न सक्छ, तर आउटपुट एकल मोडमा हुँदा आउटपुट पावर कम हुन्छ। त्यसकारण, धेरै VCsels अक्सर आउटपुट मोडमा एकीकृत हुन्छन्।