Sissejuhatus vertikaalse õõnsuse pinna kiirgamissepooljuhtlaser(VCSEL)
Vertikaalsed välise õõnsusega pinnakiirgusega laserid töötati välja 1990. aastate keskel, et lahendada traditsiooniliste pooljuhtlaserite arengut vaevanud peamine probleem: kuidas toota põhilises põikrežiimis suure võimsusega laserväljundeid, millel on kõrge kiirguskvaliteet.
Vertikaalsed välise õõnsusega pinnakiirguslaserid (Vecselid), tuntud ka kuipooljuhtketaslaserid(SDL) on laserite perekonna suhteliselt uus liige. See võimaldab kujundada emissioonlainepikkust, muutes pooljuhtvõimenduskeskkonnas oleva kvantkaevu materjali koostist ja paksust, ning kombineerituna õõnsusesisese sageduse kahekordistamisega saab see katta laia lainepikkuste vahemiku ultraviolettkiirgusest kaug-infrapunakiirguseni, saavutades suure väljundvõimsuse, säilitades samal ajal madala hajuvusnurgaga ümmarguse sümmeetrilise laserkiire. Laserresonaator koosneb võimenduskiibi alumisest DBR-struktuurist ja välisest väljundühenduspeeglist. See ainulaadne välise resonaatori struktuur võimaldab optilisi elemente sisestada õõnsusse selliste toimingute jaoks nagu sageduse kahekordistamine, sageduste erinevus ja moodilukustus, muutes VECSEL-i ideaalseks.laserallikasrakenduste jaoks alates biofotoonikast ja spektroskoopiast kunilasermeditsiinja laserprojektsioon.
VC-pinda kiirgava pooljuhtlaseri resonaator on aktiivse piirkonna tasapinnaga risti ja selle väljundvalgus on aktiivse piirkonna tasapinnaga risti, nagu joonisel näidatud. VCSEL-il on ainulaadsed eelised, nagu väike suurus, kõrge sagedus, hea kiire kvaliteet, suur õõnsuse pinna kahjustuslävi ja suhteliselt lihtne tootmisprotsess. See näitab suurepäraseid tulemusi laserekraanide, optilise side ja optilise kella rakendustes. VCsel-id ei suuda aga saada üle vatise võimsusega lasereid, seega ei saa neid kasutada suure võimsusega valdkondades.
VCSEL-i laserresonaator koosneb hajutatud Braggi reflektorist (DBR), mis on moodustatud pooljuhtmaterjali mitmekihilisest epitaksiaalsest struktuurist nii aktiivse piirkonna ülemisel kui ka alumisel küljel, mis on väga erinevlaserresonaator, mis koosneb EEL-i lõhustumistasandist. VCSEL-i optilise resonaatori suund on kiibi pinnaga risti, laseri väljund on samuti kiibi pinnaga risti ja DBR-i mõlema poole peegelduvus on palju suurem kui EEL-i lahendustasandil.
VCSEL-i laserresonaatori pikkus on üldiselt paar mikronit, mis on palju väiksem kui EEL-i millimeetriresonaatoril, ja õõnsuses optilise välja võnkumise teel saavutatav ühesuunaline võimendus on väike. Kuigi põhiline põikmoodi väljund on saavutatav, võib väljundvõimsus ulatuda vaid mõne millivatini. VCSEL-i väljundlaserkiire ristlõikeprofiil on ringikujuline ja hajumisnurk on palju väiksem kui servakiirgaval laserkiirel. VCSEL-i suure väljundvõimsuse saavutamiseks on vaja suurendada valgusala, et tagada suurem võimendus, ja valgusala suurendamine muudab väljundlaseri mitmemoodiliseks väljundiks. Samal ajal on raske saavutada ühtlast voolu sissepritsimist suures valgusalas ja ebaühtlane voolu sissepritse süvendab jääksoojuse akumuleerumist. Lühidalt öeldes suudab VCSEL mõistliku konstruktsiooni abil väljastada põhimoodi ringikujulise sümmeetrilise laigu, kuid ühemoodilise väljundi korral on väljundvõimsus madal. Seetõttu integreeritakse väljundrežiimi sageli mitu VCsel-i.
Postituse aeg: 21. mai 2024