Dikey boşluk yüzey yayılımına girişyarı iletken lazer(VCSEL)
Dikey dış boşluk yüzey yayıcı lazerler, geleneksel yarı iletken lazerlerin geliştirilmesinde karşılaşılan temel bir sorunu aşmak için 1990'ların ortalarında geliştirildi: Temel enine modda yüksek ışın kalitesine sahip yüksek güçlü lazer çıktıları nasıl üretilir.
Dikey dış boşluk yüzey yayıcı lazerler (Vecsels), ayrıca şu şekilde de bilinir:yarı iletken disk lazerler(SDL), lazer ailesinin nispeten yeni bir üyesidir. Yarı iletken kazanç ortamındaki kuantum kuyusunun malzeme bileşimini ve kalınlığını değiştirerek emisyon dalga boyunu tasarlayabilir ve boşluk içi frekans iki katına çıkarma ile birleştirildiğinde, morötesi ile uzak kızılötesi arasında geniş bir dalga boyu aralığını kapsayabilir ve düşük bir sapma açısına sahip dairesel simetrik lazer ışını korurken yüksek güç çıkışı elde edebilir. Lazer rezonatörü, kazanç çipinin alt DBR yapısı ve harici çıkış bağlantı aynasından oluşur. Bu benzersiz harici rezonatör yapısı, frekans iki katına çıkarma, frekans farkı ve mod kilitleme gibi işlemler için optik elemanların boşluğa yerleştirilmesine olanak tanır ve VECSEL'i ideal bir çözüm haline getirir.lazer kaynağıbiyofotonikten spektroskopiye kadar uzanan uygulamalar içinlazer tıbbıve lazer projeksiyon.
VC yüzey yayan yarı iletken lazerin rezonatörü, aktif bölgenin bulunduğu düzleme diktir ve çıkış ışığı, şekilde gösterildiği gibi aktif bölgenin düzlemine diktir. VCSEL, küçük boyut, yüksek frekans, iyi ışın kalitesi, geniş boşluk yüzey hasar eşiği ve nispeten basit üretim süreci gibi benzersiz avantajlara sahiptir. Lazer görüntüleme, optik iletişim ve optik saat uygulamalarında mükemmel performans gösterir. Ancak VCSEL'ler, watt seviyesinin üzerinde yüksek güçlü lazerler elde edemediği için yüksek güç gerektiren alanlarda kullanılamaz.
VCSEL'in lazer rezonatörü, aktif bölgenin hem üst hem de alt taraflarında yarı iletken malzemeden yapılmış çok katmanlı epitaksiyel yapıdan oluşan dağıtılmış bir Bragg reflektörden (DBR) oluşur; bu,lazerEEL'de yarılma düzleminden oluşan rezonatör. VCSEL optik rezonatörünün yönü çip yüzeyine diktir, lazer çıkışı da çip yüzeyine diktir ve DBR'nin her iki tarafının yansıtıcılığı, EEL çözüm düzleminin yansıtıcılığından çok daha yüksektir.
VCSEL lazer rezonatörünün uzunluğu genellikle birkaç mikrondur; bu, EEL milimetre rezonatöründen çok daha küçüktür ve boşluktaki optik alan salınımıyla elde edilen tek yönlü kazanç düşüktür. Temel enine mod çıkışı elde edilebilse de, çıkış gücü yalnızca birkaç miliwatt'a ulaşabilir. VCSEL çıkış lazer ışınının kesit profili daireseldir ve ıraksama açısı, kenar yayıcı lazer ışınınınkinden çok daha küçüktür. VCSEL'de yüksek güç çıkışı elde etmek için, daha fazla kazanç sağlamak amacıyla ışıklı bölgeyi artırmak gerekir ve ışıklı bölgenin artması, çıkış lazerinin çok modlu bir çıkışa dönüşmesine neden olur. Aynı zamanda, geniş bir ışıklı bölgede düzgün akım enjeksiyonu elde etmek zordur ve düzensiz akım enjeksiyonu atık ısı birikimini daha da kötüleştirecektir. Kısacası, VCSEL makul yapısal tasarım sayesinde temel mod dairesel simetrik nokta çıkışı verebilir, ancak çıkış tek modlu olduğunda çıkış gücü düşüktür. Bu nedenle, çıkış moduna genellikle birden fazla VCSEL entegre edilir.
Gönderim zamanı: 21 Mayıs 2024