ऊर्ध्वाधर गुहा सतह उत्सर्जक का परिचयसेमीकंडक्टर लेजर(VCSEL)
पारंपरिक सेमीकंडक्टर लेजरों के विकास में बाधा डालने वाली एक प्रमुख समस्या को दूर करने के लिए 1990 के दशक के मध्य में ऊर्ध्वाधर बाह्य गुहा सतह-उत्सर्जक लेजरों का विकास किया गया था: मौलिक अनुप्रस्थ मोड में उच्च बीम गुणवत्ता के साथ उच्च-शक्ति लेजर आउटपुट कैसे उत्पन्न किया जाए।
वर्टिकल एक्सटर्नल कैविटी सरफेस-एमिटिंग लेजर (वेक्सेल), जिन्हें इस नाम से भी जाना जाता हैसेमीकंडक्टर डिस्क लेजर(SDL) लेजर परिवार का एक अपेक्षाकृत नया सदस्य है। यह सेमीकंडक्टर गेन मीडियम में क्वांटम वेल की सामग्री संरचना और मोटाई को बदलकर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य को डिज़ाइन कर सकता है, और इंट्राकैविटी आवृत्ति दोहरीकरण के साथ मिलकर पराबैंगनी से सुदूर अवरक्त तक एक विस्तृत तरंगदैर्ध्य रेंज को कवर कर सकता है, जिससे कम विचलन कोण वाले वृत्ताकार सममित लेजर बीम को बनाए रखते हुए उच्च शक्ति आउटपुट प्राप्त होता है। लेजर रेज़ोनेटर गेन चिप की निचली DBR संरचना और बाहरी आउटपुट कपलिंग मिरर से बना होता है। यह अद्वितीय बाहरी रेज़ोनेटर संरचना आवृत्ति दोहरीकरण, आवृत्ति अंतर और मोड-लॉकिंग जैसे कार्यों के लिए कैविटी में ऑप्टिकल तत्वों को डालने की अनुमति देती है, जिससे VECSEL एक आदर्श लेजर बन जाता है।लेजर स्रोतबायोफोटोनिक्स, स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसे अनुप्रयोगों के लिएलेजर चिकित्साऔर लेजर प्रक्षेपण।
वीसी-सतह उत्सर्जक अर्धचालक लेजर का अनुनादक सक्रिय क्षेत्र के तल के लंबवत होता है, और इसका आउटपुट प्रकाश सक्रिय क्षेत्र के तल के लंबवत होता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। वीसीएसईएल में कई अनूठी विशेषताएं हैं, जैसे छोटा आकार, उच्च आवृत्ति, अच्छी बीम गुणवत्ता, उच्च गुहा सतह क्षति सीमा और अपेक्षाकृत सरल उत्पादन प्रक्रिया। यह लेजर डिस्प्ले, ऑप्टिकल संचार और ऑप्टिकल घड़ी के अनुप्रयोगों में उत्कृष्ट प्रदर्शन करता है। हालांकि, वीसीएसईएल वाट स्तर से ऊपर उच्च-शक्ति वाले लेजर प्राप्त नहीं कर सकते हैं, इसलिए इनका उपयोग उच्च शक्ति आवश्यकताओं वाले क्षेत्रों में नहीं किया जा सकता है।
VCSEL का लेजर रेज़ोनेटर एक डिस्ट्रीब्यूटेड ब्रैग रिफ्लेक्टर (DBR) से बना होता है, जो सक्रिय क्षेत्र के ऊपरी और निचले दोनों किनारों पर अर्धचालक सामग्री की बहु-परत एपिटैक्सियल संरचना से निर्मित होता है, जो कि इससे बहुत अलग है।लेज़रईईएल में विखंडन तल से बना अनुनादक। वीसीएसईएल ऑप्टिकल अनुनादक की दिशा चिप की सतह के लंबवत होती है, लेजर आउटपुट भी चिप की सतह के लंबवत होता है, और डीबीआर के दोनों किनारों की परावर्तनशीलता ईईएल समाधान तल की तुलना में काफी अधिक होती है।
VCSEL के लेज़र रेज़ोनेटर की लंबाई आमतौर पर कुछ माइक्रोन होती है, जो EEL के मिलीमीटर रेज़ोनेटर की तुलना में काफी कम होती है, और कैविटी में ऑप्टिकल फील्ड ऑसिलेशन द्वारा प्राप्त एकतरफ़ा गेन कम होता है। हालाँकि मूलभूत अनुप्रस्थ मोड आउटपुट प्राप्त किया जा सकता है, आउटपुट पावर केवल कुछ मिलीवाट तक ही पहुँच सकती है। VCSEL आउटपुट लेज़र बीम का क्रॉस-सेक्शन प्रोफ़ाइल गोलाकार होता है, और विचलन कोण एज-एमिटिंग लेज़र बीम की तुलना में काफी कम होता है। VCSEL से उच्च पावर आउटपुट प्राप्त करने के लिए, अधिक गेन प्रदान करने के लिए प्रकाशमान क्षेत्र को बढ़ाना आवश्यक है, और प्रकाशमान क्षेत्र में वृद्धि से आउटपुट लेज़र मल्टी-मोड आउटपुट बन जाता है। साथ ही, एक बड़े प्रकाशमान क्षेत्र में एकसमान धारा प्रवाह प्राप्त करना कठिन है, और असमान धारा प्रवाह से अपशिष्ट ऊष्मा संचय बढ़ जाता है। संक्षेप में, उचित संरचनात्मक डिजाइन के माध्यम से वीसीएसएल मूल मोड वृत्ताकार सममित स्पॉट उत्पन्न कर सकता है, लेकिन एकल मोड आउटपुट होने पर आउटपुट पावर कम होती है। इसलिए, आउटपुट मोड में अक्सर कई वीसीएसएल को एकीकृत किया जाता है।
पोस्ट करने का समय: 21 मई 2024