Einführung in die vertikale Höhlenoberfläche, die Semiconductor -Laser (VCSEL) emittieren

Einführung in die vertikale Höhlenoberfläche emittierenHalbleiterlaser(VCSEL)
Mitte der neunziger Jahre wurden vertikale externe Oberflächenlaser mit Oberflächen-emittierenden Lasern entwickelt, um ein Schlüsselproblem zu lösen, das die Entwicklung traditioneller Halbleiterlaser geplagt hat: So produzieren Hochleistungslaserausgaben mit hoher Strahlqualität im grundlegenden Quertransvers-Modus.
Vertikale externe Oberflächen-emittierende Laser (Vecsels), auch bekannt alsHalbleiterscheiben -Laser(SDL) sind ein relativ neues Mitglied der Laserfamilie. Es kann die Emissionswellenlänge entwickeln, indem die Materialzusammensetzung und Dicke des Quantenbohrlochs im Halbleiterverstärkungsmedium geändert wird. In Kombination mit der Doppelfrequenzverdoppelung der Intrakavitationsfrequenz kann ein breiter Wellenlängenbereich von ultraviolettem bis weitem Infrarot eine hohe Leistung erzielen, wobei ein symmetrischer Laserstrahl mit niedrigem Divergenzwinkel erhältlich ist. Der Laserresonator besteht aus der unteren DBR -Struktur des Verstärkungschips und des externen Ausgangskopplungsspiegels. Diese einzigartige externe Resonatorstruktur ermöglicht es, optische Elemente für Operationen wie Frequenzverdoppelung, Frequenzdifferenz und Modussperrung in den Hohlraum einzulegen, wodurch VECSEL ein Ideal gemacht wirdLaserquelleFür Anwendungen von Biophotonik, Spektroskopie,Lasermedizinund Laserprojektion.
Der Resonator des VC-Oberflächen-emittierenden Halbleiterlasers ist senkrecht zur Ebene, in der sich der aktive Bereich befindet, und sein Ausgangslicht ist senkrecht zur Ebene des aktiven Bereichs, wie in der Abbildung gezeigt. VCSEL hat einzigartige Vorteile wie ein kleiner Größe, ein hoher Frequenzqualität, eine gute Strahlqualität, große Höhle-Oberflächenschaden-Schadensschwellen und einen relativ einfachen Produktionsprozess. Es zeigt eine hervorragende Leistung in den Anwendungen der Laseranzeige, der optischen Kommunikation und der optischen Uhr. VCSELS können jedoch keine Hochleistungslaser über dem WATT-Level erhalten, daher können sie nicht in Feldern mit hohen Strombedürfnissen verwendet werden.

Der Laserresonator von VCSEL besteht aus einer verteilten Bragg-Reflektor (DBR), die aus mehrschichtiger epitaxialer Struktur von Halbleitermaterial sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Seiten des aktiven Bereichs besteht, der sich stark von den unterscheidetLaserResonator aus Spaltebene im Aal. Die Richtung des optischen VCSEL -Resonators ist senkrecht zur Chipoberfläche, der Laserausgang ist auch senkrecht zur Chipoberfläche, und das Reflexionsvermögen beider Seiten des DBR ist viel höher als die der Aal -Lösungsebene.
Die Länge des Laserresonators von VCSEL beträgt im Allgemeinen einige Mikrometer, was viel kleiner ist als die des Millimeter-Eal-Resonators, und der Einweggewinn, der durch die optische Feldschwankung im Hohlraum erzielt wird, ist niedrig. Obwohl der grundlegende Quermodusausgang erreicht werden kann, kann die Ausgangsleistung nur mehrere Milliwatt erreichen. Das Querschnittsprofil des VCSEL-Ausgangslaserstrahls ist kreisförmig und der Divergenzwinkel ist viel kleiner als der des Kanten-emittierenden Laserstrahls. Um eine hohe Leistung von VCSEL zu erzielen, ist es notwendig, die leuchtende Region zu erhöhen, um mehr Gewinn zu erzielen, und die Zunahme der leuchtenden Region wird dazu führen, dass der Ausgangslaser zu einem Multi-Mode-Ausgang wird. Gleichzeitig ist es schwierig, eine einheitliche Strominjektion in einem großen leuchtenden Bereich zu erreichen, und die ungleichmäßige Strominjektion verschlimmert die Akkumulation von Abwärme. Kurz gesagt, der VCSEL kann den grundlegenden moduskreisförmigen symmetrischen Punkt durch angemessenes strukturelles Design ausgeben, aber die Ausgangsleistung ist niedrig, wenn der Ausgangsmodus der Ausgangsmodus ist.