Sissejuhatus vertikaalse õõnsuse pinda kiirgavasse pooljuhtlaserisse (VCSEL)

Sissejuhatus vertikaalse õõnsuse pinna kiirgamissepooljuhtlaser(VCSEL)
Vertikaalsed välisõõnsusega pinda kiirgavad laserid töötati välja 1990. aastate keskel, et ületada põhiprobleem, mis on vaevanud traditsiooniliste pooljuhtlaserite arengut: kuidas toota suure võimsusega laserväljundeid suure kiire kvaliteediga põhilises põikrežiimis.
Vertikaalset välisõõnsust kiirgavad laserid (Vecsels), tuntud ka kuipooljuhtketaslaserid(SDL) on laserite perekonna suhteliselt uus liige. See suudab kujundada emissiooni lainepikkust, muutes pooljuhtide võimenduskeskkonnas materjali koostist ja kvantkaevu paksust, ning kombineerituna õõnsusesisese sageduse kahekordistamisega võib katta laia lainepikkuste vahemikku ultraviolettkiirgusest kauge infrapunani, saavutades suure väljundvõimsuse, säilitades samal ajal madala lahknevuse. Nurga ümmargune sümmeetriline laserkiir. Laserresonaator koosneb võimenduskiibi alumisest DBR-struktuurist ja välisest väljundpeeglist. See ainulaadne välisresonaatori struktuur võimaldab sisestada õõnsusse optilisi elemente selliste toimingute jaoks nagu sageduse kahekordistamine, sageduste erinevus ja režiimi lukustamine, muutes VECSELi ideaalsekslaserallikasrakendusteks alates biofotoonikast, spektroskoopiast,laserravimja laserprojektsioon.
VC-pinda kiirgava pooljuhtlaseri resonaator on risti tasapinnaga, kus aktiivne piirkond asub, ja selle väljundvalgus on risti aktiivse piirkonna tasapinnaga, nagu on näidatud joonisel.VCSEL-il on ainulaadsed eelised, näiteks väike. suurus, kõrge sagedus, hea valgusvihu kvaliteet, suur õõnsuse pinnakahjustuse lävi ja suhteliselt lihtne tootmisprotsess. See näitab suurepärast jõudlust laserekraani, optilise side ja optilise kella rakendustes. VCselid ei saa aga saada suure võimsusega lasereid üle vatitaseme, mistõttu ei saa neid kasutada suurte võimsusvajadustega väljadel.


VCSEL-i laserresonaator koosneb hajutatud Braggi reflektorist (DBR), mis koosneb pooljuhtmaterjali mitmekihilisest epitaksiaalsest struktuurist nii aktiivse piirkonna ülemisel kui ka alumisel küljel, mis erineb suuresti pooljuhtmaterjalist.laserresonaator, mis koosneb lõhenemistasandist EEL-is. VCSEL-i optilise resonaatori suund on risti kiibi pinnaga, laseri väljund on samuti risti kiibi pinnaga ning DBR-i mõlema poole peegeldusvõime on palju suurem kui EEL-i lahendustasapinnal.
VCSEL-i laserresonaatori pikkus on üldjuhul paar mikronit, mis on palju väiksem kui EEL-i millimeeterresonaatoril, ning õõnsuses optilise välja võnkumisel saadav ühesuunaline võimendus on väike. Kuigi põhiline põikrežiimi väljund on saavutatav, võib väljundvõimsus ulatuda vaid mitme millivatini. VCSEL-i väljundlaserkiire ristlõike profiil on ümmargune ja lahknemisnurk on palju väiksem kui servi kiirgava laserkiire oma. VCSEL-i suure väljundvõimsuse saavutamiseks on vaja suurendada valgustuspiirkonda, et saada rohkem võimendust, ja valguspiirkonna suurendamine põhjustab väljundlaseri muutumise mitmerežiimiliseks väljundiks. Samal ajal on raske saavutada ühtlast voolu sissepritse suures valguspiirkonnas ja ebaühtlane voolusissepritse süvendab heitsoojuse kogunemist. Lühidalt, VCSEL suudab mõistliku konstruktsiooni abil väljastada põhirežiimi ringsümmeetrilise koha, kuid väljundvõimsus on väike, kui väljund on üherežiimiline. Seetõttu on väljundrežiimi sageli integreeritud mitu VCsel-i.


Postitusaeg: 21. mai-2024