Introduzione all'emissione di superficie della cavità verticalelaser a semiconduttore(VCSEL)
I laser emettiti di superficie della cavità esterna verticali sono stati sviluppati a metà degli anni '90 per superare un problema chiave che ha afflitto lo sviluppo dei tradizionali laser a semiconduttore: come produrre output laser ad alta potenza con alta qualità del raggio in modalità trasversale fondamentale.
Laser emessi di superficie della cavità esterna verticale (VECSELS), noti anche comelaser a disco semiconduttore(SDL), sono un membro relativamente nuovo della famiglia laser. Può progettare la lunghezza d'onda di emissione modificando la composizione del materiale e lo spessore del pozzo quantico nel mezzo di guadagno a semiconduttore e combinato con il raddoppio della frequenza intracavità può coprire un'ampia gamma di lunghezze d'onda da ultravioletto a infrarossi, raggiungendo un'output ad alta potenza pur mantenendo un mobile a basso contenuto di angolo di divergenza. Il risonatore laser è composto dalla struttura DBR inferiore del chip di guadagno e dallo specchio di accoppiamento di uscita esterno. Questa unica struttura di risonatore esterno consente di inserire elementi ottici nella cavità per operazioni come raddoppio della frequenza, differenza di frequenza e blocco della modalità, rendendo Vecsel un idealefonte laserPer applicazioni che vanno dalla biofotonica, spettroscopia,medicina lasere proiezione laser.
Il risonatore del laser a semiconduttore che emette VC è perpendicolare al piano in cui si trova la regione attiva e la sua luce di uscita è perpendicolare al piano della regione attiva, come mostrato nella figura. Processo di produzione relativamente semplice. Mostra prestazioni eccellenti nelle applicazioni del display laser, della comunicazione ottica e dell'orologio ottico. Tuttavia, i VCSEL non possono ottenere laser ad alta potenza al di sopra del livello Watt, quindi non possono essere utilizzati in campi con elevati requisiti di potenza.
Il risonatore laser di VCSEL è composto da un riflettore Bragg distribuito (DBR) composto da una struttura epitassiale multistrato del materiale a semiconduttore su entrambi i lati superiori e inferiori della regione attiva, che è molto diverso dallaserrisonatore composto da piano di scissione in anguilla. La direzione del risonatore ottico VCSEL è perpendicolare alla superficie del chip, anche l'uscita laser è perpendicolare alla superficie del chip e la riflettività di entrambi i lati del DBR è molto più alta di quella del piano della soluzione di anguilla.
La lunghezza del risonatore laser di VCSEL è generalmente alcuni micron, che è molto più piccola di quella del millimetro risonatore di anguilla e il guadagno a senso unico ottenuto dall'oscillazione del campo ottico nella cavità è basso. Sebbene l'output della modalità trasversale fondamentale possa essere raggiunta, la potenza di uscita può raggiungere solo diversi milliwatt. Il profilo della sezione trasversale del raggio laser di uscita VCSEL è circolare e l'angolo di divergenza è molto più piccolo di quello del raggio laser a emissione di bordi. Per ottenere un'alta potenza di potenza di VCSEL, è necessario aumentare la regione luminosa per fornire un maggiore guadagno e l'aumento della regione luminosa farà sì che il laser di uscita diventasse un'uscita in modalità multimetro. Allo stesso tempo, è difficile ottenere un'iniezione di corrente uniforme in una grande regione luminosa e l'iniezione di corrente irregolare aggraverà l'accumulo di calore dei rifiuti. In breve, il VCSEL può produrre il punto simmetrico circolare in modalità di base attraverso una ragionevole progettazione strutturale, ma la potenza di uscita è bassa quando l'uscita è singola. Pertanto, più VCSels sono spesso integrate nella modalità di uscita.
Tempo post: maggio 21-2024