ऊर्ध्वाधर गुहा की सतह का परिचय सेमीकंडक्टर लेजर (VCSEL)

ऊर्ध्वाधर गुहा की सतह का परिचय उत्सर्जकअर्धचालक लेजर(VCSEL)
एक महत्वपूर्ण समस्या को दूर करने के लिए 1990 के दशक के मध्य में ऊर्ध्वाधर बाहरी गुहा सतह-उत्सर्जक लेज़रों को विकसित किया गया था, जिसने पारंपरिक अर्धचालक लेज़रों के विकास को त्रस्त कर दिया है: मौलिक अनुप्रस्थ मोड में उच्च बीम गुणवत्ता के साथ उच्च-शक्ति लेजर आउटपुट का उत्पादन कैसे करें।
ऊर्ध्वाधर बाहरी गुहा सतह-उत्सर्जक लेजर (vecsels), जिसे भी जाना जाता हैअर्धचालक डिस्क लेज़र्स(एसडीएल), लेजर परिवार के अपेक्षाकृत नए सदस्य हैं। यह सेमीकंडक्टर गेन मीडियम में क्वांटम अच्छी तरह से क्वांटम की भौतिक संरचना और मोटाई को बदलकर उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य को डिजाइन कर सकता है, और इंट्राकैविटी फ्रीक्वेंसी डबलिंग के साथ संयुक्त रूप से पराबैंगनी से दूर अवरक्त तक एक विस्तृत तरंग दैर्ध्य रेंज को कवर कर सकता है, उच्च शक्ति उत्पादन को प्राप्त कर सकता है, जबकि एक कम डायवर्जेंस एंगल सर्कुलर सिमेट्रिक लेजर बीम को बनाए रखता है। लेजर रेज़ोनेटर लाभ चिप और बाहरी आउटपुट युग्मन दर्पण के निचले डीबीआर संरचना से बना है। यह अद्वितीय बाहरी अनुनादक संरचना ऑप्टिकल तत्वों को आवृत्ति दोहरीकरण, आवृत्ति अंतर, और मोड-लॉकिंग जैसे संचालन के लिए गुहा में डालने की अनुमति देती है, जो कि VECSEL को एक आदर्श बनाती हैलेजर स्रोतबायोफोटोनिक्स, स्पेक्ट्रोस्कोपी से लेकर अनुप्रयोगों के लिए,लेजर चिकित्सा, और लेजर प्रक्षेपण।
वीसी-सतह उत्सर्जक सेमीकंडक्टर लेजर का प्रतिध्वनि उस विमान के लिए लंबवत है जहां सक्रिय क्षेत्र स्थित है, और इसका आउटपुट लाइट सक्रिय क्षेत्र के विमान के लिए लंबवत है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। यह लेजर डिस्प्ले, ऑप्टिकल संचार और ऑप्टिकल घड़ी के अनुप्रयोगों में उत्कृष्ट प्रदर्शन को दर्शाता है। हालाँकि, VCSELS वाट स्तर के ऊपर उच्च-शक्ति लेज़रों को प्राप्त नहीं कर सकता है, इसलिए उन्हें उच्च शक्ति आवश्यकताओं वाले क्षेत्रों में उपयोग नहीं किया जा सकता है।

VCSEL का लेजर प्रतिध्वनि एक वितरित ब्रैग रिफ्लेक्टर (DBR) से बना है, जो सक्रिय क्षेत्र के ऊपरी और निचले दोनों किनारों पर अर्धचालक सामग्री की बहु-परत एपिटैक्सियल संरचना से बना है, जो कि बहुत अलग है।लेज़रईल में क्लीवेज प्लेन से बना गुंजयमानकर्ता। VCSEL ऑप्टिकल रेजोनेटर की दिशा चिप सतह के लंबवत है, लेजर आउटपुट भी चिप की सतह के लिए लंबवत है, और डीबीआर के दोनों किनारों की परावर्तकता ईल समाधान विमान की तुलना में बहुत अधिक है।
VCSEL के लेजर रेज़ोनेटर की लंबाई आम तौर पर कुछ माइक्रोन होती है, जो ईल के मिलीमीटर रेज़ोनेटर की तुलना में बहुत छोटी होती है, और गुहा में ऑप्टिकल फील्ड दोलन द्वारा प्राप्त एक-तरफ़ा लाभ कम होता है। यद्यपि मौलिक अनुप्रस्थ मोड आउटपुट प्राप्त किया जा सकता है, आउटपुट पावर केवल कई मिलिवाट तक पहुंच सकता है। VCSEL आउटपुट लेजर बीम का क्रॉस-सेक्शन प्रोफाइल परिपत्र है, और डायवर्जेंस एंगल एज-एमिटिंग लेजर बीम की तुलना में बहुत छोटा है। VCSEL के उच्च शक्ति उत्पादन को प्राप्त करने के लिए, अधिक लाभ प्रदान करने के लिए चमकदार क्षेत्र को बढ़ाना आवश्यक है, और चमकदार क्षेत्र की वृद्धि से आउटपुट लेजर एक मल्टी-मोड आउटपुट बन जाएगा। एक ही समय में, एक बड़े चमकदार क्षेत्र में एकसमान वर्तमान इंजेक्शन प्राप्त करना मुश्किल है, और असमान वर्तमान इंजेक्शन अपशिष्ट गर्मी संचय को बढ़ाएगा। संक्षेप में, वीसीएसईएल उचित संरचनात्मक डिजाइन के माध्यम से बुनियादी मोड परिपत्र सममित स्थान को आउटपुट कर सकता है, लेकिन आउटपुट पावर कम होता है जब आउटपुट एकल मोड होता है। कई वीसीएसईएल अक्सर आउटपुट मोड में एकीकृत होते हैं।