Tam olaraq Vertical Cavity Surface Emitting Lazer adlanan VCSEL bir növ yarımkeçirici lazerdir.Hazırda VCSEL-lərin əksəriyyəti GaAs yarımkeçiricilərinə əsaslanır və emissiya dalğa uzunluğu əsasən infraqırmızı dalğa diapazonundadır.
1977-ci ildə Tokio Texnologiya Universitetinin professoru İka Keniçi ilk dəfə şaquli boşluqlu səthi emissiya edən lazer konsepsiyasını təklif etdi.İlk günlərdə o, əsasən boşluq uzunluğunu qısaltmaqla sabit çıxışlı tək uzununa rejimli yarımkeçirici lazer əldə etmək istəyirdi.Bununla belə, bu dizaynın qısa bir tərəfli qazanc uzunluğuna görə, lazer lazerini əldə etmək çətin idi, buna görə də VCSEL-in ilk araşdırmaları uzandı.İki il sonra professor Yihe Jianyi maye fazalı epitaksiya texnologiyasından (məhluldan bərk maddələri çökdürmək və tək kristal nazik təbəqələr yaratmaq üçün onları substratda yerləşdirmək üçün maye fazalı epitaksiya üsulu) istifadə edərək 77 K-də GaInAsP seriyalı lazerlərin impulslu lazerini uğurla həyata keçirdi. ).1988-ci ildə GaAs seriyalı VCSEL-lər otaq temperaturunda davamlı işləməyə nail olmaq üçün üzvi kimyəvi buxar çökmə (OCVD) texnologiyası ilə yetişdirildi.Epitaksial texnologiyanın daimi inkişafı ilə yüksək əks etdiriciliyə malik yarımkeçirici DBR strukturları istehsal edilə bilər ki, bu da VCSEL-in tədqiqat prosesini əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirir.20-ci əsrin sonunda, tədqiqat institutları müxtəlif strukturları sınaqdan keçirdikdən sonra, oksidləşmə ilə məhdudlaşan VCSEL-in əsas vəziyyəti demək olar ki, müəyyən edildi.Daha sonra performansın daim optimallaşdırıldığı və təkmilləşdirildiyi yetkinlik mərhələsinə keçdi.
Oksidləşmənin məhdud üst emitting lazerinin bölmə diaqramı
Aktiv bölgə cihazın vacib hissəsidir.VCSEL boşluğu çox qısa olduğundan, boşluqdakı aktiv mühit lasing rejimi üçün daha çox qazanc kompensasiyası təmin etməlidir.
Lazer yaratmaq üçün ilk növbədə üç şərt eyni vaxtda yerinə yetirilməlidir:
1) aktiv bölgədə daşıyıcı inversiya paylanması qurulur;
2) uyğun rezonans boşluğu stimullaşdırılmış radiasiyanın lazer salınımını yaratmaq üçün dəfələrlə geri qaytarılmasına imkan verir;və
3) cari inyeksiya kifayət qədər güclüdür ki, optik qazanc müxtəlif itkilərin cəmindən çox və ya ona bərabər olsun və müəyyən cari hədd şərtlərinə cavab versin.
Üç əsas şərt VCSEL cihaz strukturunun dizayn konsepsiyasına uyğundur.VCSEL-in aktiv bölgəsi daxili daşıyıcı inversiya paylanmasının həyata keçirilməsi üçün əsas yaratmaq üçün gərgin kvant quyusu strukturundan istifadə edir.Eyni zamanda, buraxılan fotonların koherent salınımlar əmələ gətirməsi üçün müvafiq əks etdirmə qabiliyyətinə malik rezonans boşluğu nəzərdə tutulmuşdur.Nəhayət, kifayət qədər enjeksiyon cərəyanı təmin edilir ki, fotonlar cihazın müxtəlif itkilərinin öhdəsindən gələ bilsinlər.
Optik rabitə şirkəti Shenzhen HDV Optoelektronic Technology Co., Ltd. VCSEL-i belə izah edir.