Hyrje në sipërfaqen vertikale të zgavrës që lëshon lazer gjysmëpërçues (VCSEL)

Hyrje në sipërfaqen vertikale të zgavrës që lëshonlazer gjysmëpërçues(Vcsel)
Lazerët që lëshojnë sipërfaqen e zgavrës së jashtme vertikale u zhvilluan në mesin e viteve 1990 për të kapërcyer një problem kryesor që ka pllakosur zhvillimin e lazerëve tradicionalë gjysmëpërçues: Si të prodhoni rezultate lazer me fuqi të lartë me cilësi të rrezeve të lartë në modalitetin themelor tërthor.
Lazer vertikal i shfaqjes së sipërfaqes së zgavrës së jashtme (VECSELS), e njohur edhe silazer i diskut gjysmëpërçues(SDL), janë një anëtar relativisht i ri i familjes lazer. Mund të hartojë gjatësinë e valës së emetimit duke ndryshuar përbërjen e materialit dhe trashësinë e pusit kuantik në mediumin e fitimit të gjysmëpërçuesit, dhe të kombinuar me dyfishimin e frekuencës intracavity mund të mbulojë një gamë të gjerë me gjatësi vale nga ultraviolet në infra të kuqe, duke arritur prodhimin e lartë të energjisë duke mbajtur një rreze lazer rrethore të ulët të divergjencës. Rezonatori lazer është i përbërë nga struktura e poshtme DBR e çipit të fitimit dhe pasqyra e bashkimit të daljes së jashtme. Kjo strukturë unike e rezonatorit të jashtëm të jashtëm lejon që elementët optikë të futen në zgavrën për operacione të tilla si dyfishimi i frekuencës, ndryshimi i frekuencës dhe mbyllja e mënyrës, duke e bërë vecsel një idealburim lazerPër aplikimet që variojnë nga biofotonika, spektroskopia,ilaç lazer, dhe projeksioni lazer.
Rezonatori i lazerit gjysmëpërçues që lëshon sipërfaqen VC është pingul me aeroplanin ku ndodhet rajoni aktiv, dhe drita e tij e daljes është pingul me rrafshin e rajonit aktiv, siç tregohet në figurë.vcsel ka avantazhe unike, siç janë madhësia e vogël, frekuenca e lartë, me cilësi të mirë të rrezeve, me cilësinë e madhe të dëmtimit të kavërit, pragu, dhe procesi relativisht i thjeshtë i prodhimit. Ajo tregon performancë të shkëlqyeshme në aplikacionet e ekranit lazer, komunikimit optik dhe orës optike. Sidoqoftë, VCSEL-të nuk mund të marrin lazer me fuqi të lartë mbi nivelin e vat, kështu që ato nuk mund të përdoren në fusha me kërkesa të larta të energjisë.

Rezonatori lazer i VCSEL është i përbërë nga një reflektor i shpërndarë Bragg (DBR) i përbërë nga struktura epitaksiale me shumë shtresa të materialit gjysmëpërçues në të dy anët e sipërme dhe të poshtme të rajonit aktiv, i cili është shumë i ndryshëm ngalazerRezonatori i përbërë nga aeroplan i ndarjes në ngjala. Drejtimi i rezonatorit optik VCSEL është pingul me sipërfaqen e çipit, prodhimi lazer është gjithashtu pingul me sipërfaqen e çipit, dhe reflektimi i të dy anëve të DBR është shumë më i lartë se ai i rrafshit të zgjidhjes së ngjalës.
Gjatësia e rezonatorit lazer të VCSEL është përgjithësisht disa mikron, që është shumë më e vogël se ajo e rezonatorit milimetër të ngjalës, dhe fitimi i njëanshëm i marrë nga lëkundja e fushës optike në zgavër është e ulët. Megjithëse mund të arrihet rezultati themelor i modalitetit tërthor, fuqia e daljes mund të arrijë vetëm disa miliwatts. Profili i seksionit kryq të rrezes lazer të daljes VCSEL është rrethore, dhe këndi i divergjencës është shumë më i vogël se ai i rrezes lazer që lëshon buzë. Për të arritur prodhimin e lartë të energjisë së VCSEL, është e nevojshme të rritet rajoni i ndritshëm për të siguruar më shumë përfitime, dhe rritja e rajonit të ndritshëm do të bëjë që lazeri i daljes të bëhet një dalje me shumë mënyra. Në të njëjtën kohë, është e vështirë të arrihet injeksion i njëtrajtshëm i rrymës në një rajon të madh të ndritshëm, dhe injeksioni aktual i pabarabartë do të përkeqësojë akumulimin e nxehtësisë së mbeturinave. Në shkurt, VCSEL mund të nxjerrë në modalitetin themelor themelor Spot simetrik përmes një dizajni të arsyeshëm strukturor, por fuqia e daljes është e ulët kur dalja është në mënyrë të vetme. Kapërcëna, pra, VCSEls shpesh janë të integruar në modalitetin e daljes.