VCSEL, que s'anomena làser d'emissió de superfície de cavitat vertical, és una mena de làser semiconductor.Actualment, la majoria de VCSEL es basen en semiconductors GaAs, i la longitud d'ona d'emissió es troba principalment a la banda d'ona infraroja.
El 1977, la professora Ika Kenichi de la Universitat Tecnològica de Tòquio va proposar per primera vegada el concepte d'un làser d'emissió superficial de cavitat vertical.En els primers dies, principalment volia obtenir un làser semiconductor de mode longitudinal únic amb sortida estable escurçant la longitud de la cavitat.Tanmateix, a causa de la curta longitud de guany unidireccional d'aquest disseny, era un repte obtenir làser làser, de manera que la recerca inicial de VCSEL es va perllongar.Dos anys més tard, el professor Yihe Jianyi va realitzar amb èxit el làser polsat de làsers de la sèrie GaInAsP a 77 K mitjançant la tecnologia d'epitaxia en fase líquida (el mètode d'epitaxia en fase líquida per precipitar substàncies sòlides de la solució i dipositar-les al substrat per generar capes fines d'un sol cristall). ).El 1988, els VCSEL de la sèrie GaAs es van cultivar mitjançant la tecnologia de deposició de vapor químic orgànic (OCVD) per aconseguir un funcionament continu a temperatura ambient.Amb el desenvolupament constant de la tecnologia epitaxial, es poden fabricar estructures DBR semiconductors amb alta reflectivitat, la qual cosa accelera significativament el procés de recerca de VCSEL.A finals del segle XX, després que les institucions de recerca hagin provat diferents estructures, es va establir pràcticament l'estat general del VCSEL limitat per l'oxidació.Després va passar a l'etapa de maduresa, on el rendiment es va optimitzar i millorar constantment.
Diagrama en secció del làser d'emissió superior limitada d'oxidació
La regió activa és la part essencial del dispositiu.Com que la cavitat VCSEL és molt curta, el medi actiu de la cavitat ha de proporcionar més compensació de guany per al mode làser.
En primer lloc, s'han de complir simultàniament tres condicions per generar un làser:
1) s'estableix la distribució de la inversió de la portadora a la regió activa;
2) una cavitat ressonant adequada permet que la radiació estimulada sigui retroalimentada moltes vegades per formar una oscil·lació làser;i
3) la injecció de corrent és prou forta com per fer que el guany òptic sigui superior o igual a la suma de diverses pèrdues i complir determinades condicions de llindar de corrent.
Les tres condicions principals corresponen al concepte de disseny de l'estructura del dispositiu VCSEL.La regió activa de VCSEL utilitza una estructura de pou quàntic tens per establir les bases per realitzar la distribució interna d'inversió del portador.Al mateix temps, es dissenya una cavitat ressonant amb una reflectivitat adequada perquè els fotons emesos formin oscil·lacions coherents.Finalment, es proporciona un corrent d'injecció suficient per permetre que els fotons superin diverses pèrdues del propi dispositiu per crear un efecte durador.
Així ho explica Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., una empresa de comunicacions òptiques, VCSEL.