Giới thiệu về bề mặt khoang dọc phát ralaser bán dẫn(VCSEL)
Laser phát xạ bề mặt khoang ngoài theo phương thẳng đứng được phát triển vào giữa những năm 1990 để khắc phục một vấn đề then chốt cản trở sự phát triển của laser bán dẫn truyền thống: làm thế nào để tạo ra đầu ra laser công suất cao với chất lượng chùm tia cao ở chế độ ngang cơ bản.
Laser phát xạ bề mặt khoang bên ngoài theo chiều dọc (Vecsels), còn được gọi làlaser đĩa bán dẫn(SDL), là một thành viên tương đối mới của gia đình laser. Nó có thể thiết kế bước sóng phát xạ bằng cách thay đổi thành phần vật liệu và độ dày của giếng lượng tử trong môi trường khuếch đại bán dẫn và kết hợp với việc nhân đôi tần số trong khoang có thể bao phủ phạm vi bước sóng rộng từ tia cực tím đến hồng ngoại xa, đạt được công suất cao trong khi vẫn duy trì độ phân kỳ thấp Chùm tia laser đối xứng góc tròn. Bộ cộng hưởng laser bao gồm cấu trúc DBR phía dưới của chip khuếch đại và gương ghép đầu ra bên ngoài. Cấu trúc bộ cộng hưởng bên ngoài độc đáo này cho phép các thành phần quang học được đưa vào khoang để thực hiện các hoạt động như nhân đôi tần số, chênh lệch tần số và khóa chế độ, khiến VECSEL trở thành một thiết bị lý tưởngnguồn lasercho các ứng dụng từ quang sinh học, quang phổ,y học lazevà chiếu tia laser.
Bộ cộng hưởng của laser bán dẫn phát ra bề mặt VC vuông góc với mặt phẳng nơi đặt vùng hoạt động và ánh sáng đầu ra của nó vuông góc với mặt phẳng của vùng hoạt động, như trong hình. VCSEL có những ưu điểm độc đáo, chẳng hạn như nhỏ kích thước, tần số cao, chất lượng chùm tia tốt, ngưỡng hư hỏng bề mặt khoang lớn và quy trình sản xuất tương đối đơn giản. Nó cho thấy hiệu suất tuyệt vời trong các ứng dụng hiển thị laser, truyền thông quang học và đồng hồ quang học. Tuy nhiên, VCsels không thể thu được laser công suất cao trên mức watt, vì vậy chúng không thể được sử dụng trong các lĩnh vực có yêu cầu công suất cao.
Bộ cộng hưởng laser của VCSEL bao gồm một bộ phản xạ Bragg phân tán (DBR) bao gồm cấu trúc epiticular nhiều lớp của vật liệu bán dẫn ở cả mặt trên và mặt dưới của vùng hoạt động, rất khác so vớitia lazebộ cộng hưởng bao gồm mặt phẳng phân cắt trong EEL. Hướng của bộ cộng hưởng quang VCSEL vuông góc với bề mặt chip, đầu ra laser cũng vuông góc với bề mặt chip và độ phản xạ của cả hai mặt của DBR cao hơn nhiều so với mặt phẳng dung dịch EEL.
Chiều dài của bộ cộng hưởng laser của VCSEL thường là vài micron, nhỏ hơn nhiều so với bộ cộng hưởng milimet của EEL và mức tăng một chiều thu được từ dao động trường quang trong khoang thấp. Mặc dù có thể đạt được đầu ra ở chế độ ngang cơ bản nhưng công suất đầu ra chỉ có thể đạt tới vài miliwatt. Cấu hình mặt cắt ngang của chùm tia laser đầu ra VCSEL là hình tròn và Góc phân kỳ nhỏ hơn nhiều so với chùm tia laser phát ra cạnh. Để đạt được công suất đầu ra cao của VCSEL, cần phải tăng vùng phát sáng để mang lại mức tăng cao hơn và việc tăng vùng phát sáng sẽ khiến tia laser đầu ra trở thành đầu ra đa chế độ. Đồng thời, rất khó để đạt được dòng phun đồng đều trong một vùng phát sáng lớn và việc phun dòng điện không đều sẽ làm trầm trọng thêm sự tích tụ nhiệt thải. Nói tóm lại, VCSEL có thể tạo ra điểm đối xứng tròn ở chế độ cơ bản thông qua thiết kế cấu trúc hợp lý, nhưng công suất đầu ra thấp khi đầu ra ở chế độ đơn. Do đó, nhiều VCs thường được tích hợp vào chế độ đầu ra.
Thời gian đăng: 21-05-2024