VCSEL, der vollständig als Vertical Cavity Surface Emitting Laser bezeichnet wird, ist eine Art Halbleiterlaser.Gegenwärtig basieren die meisten VCSELs auf GaAs-Halbleitern, und die Emissionswellenlänge liegt hauptsächlich im Infrarotwellenband.
1977 schlug Professor Ika Kenichi von der Tokyo University of Technology erstmals das Konzept eines oberflächenemittierenden Lasers mit vertikalem Resonator vor.In der Anfangszeit wollte er vor allem durch Verkürzen der Resonatorlänge einen Single-Longitudinal-Mode-Halbleiterlaser mit stabiler Leistung erhalten.Aufgrund der kurzen Einweg-Verstärkungslänge dieses Designs war es jedoch schwierig, Laserlaser zu erhalten, sodass die frühe Erforschung von VCSEL verlängert wurde.Zwei Jahre später realisierte Professor Yihe Jianyi erfolgreich das gepulste Lasern von Lasern der GaInAsP-Serie bei 77 K unter Verwendung der Flüssigphasenepitaxietechnologie (das Verfahren der Flüssigphasenepitaxie, um feste Substanzen aus einer Lösung auszufällen und sie auf dem Substrat abzuscheiden, um einkristalline Dünnschichten zu erzeugen ).1988 wurden VCSELs der GaAs-Serie durch organische chemische Gasphasenabscheidung (OCVD) gezüchtet, um einen kontinuierlichen Betrieb bei Raumtemperatur zu erreichen.Mit der ständigen Weiterentwicklung der Epitaxietechnologie können Halbleiter-DBR-Strukturen mit hoher Reflektivität hergestellt werden, was den Forschungsprozess von VCSEL erheblich beschleunigt.Ende des 20. Jahrhunderts, nachdem Forschungsinstitute verschiedene Strukturen ausprobiert hatten, war der Mainstream-Status von oxidationslimitierten VCSEL so gut wie festgelegt.Anschließend ging es in die Reifephase, in der die Leistung ständig optimiert und verbessert wurde.
Schnittdiagramm eines oxidationsbegrenzten top-emittierenden Lasers
Der aktive Bereich ist der wesentliche Teil des Geräts.Da der VCSEL-Hohlraum sehr kurz ist, muss das aktive Medium im Hohlraum eine stärkere Verstärkungskompensation für den Lasermodus bereitstellen.
Zunächst einmal müssen drei Bedingungen gleichzeitig erfüllt sein, um einen Laser zu erzeugen:
1) die Trägerinversionsverteilung im aktiven Bereich wird eingerichtet;
2) ein geeigneter Hohlraumresonator erlaubt es, die angeregte Strahlung viele Male zurückzukoppeln, um eine Laserschwingung zu bilden;und
3) die Strominjektion ist stark genug, um die optische Verstärkung größer oder gleich der Summe verschiedener Verluste zu machen und bestimmte Stromschwellenbedingungen zu erfüllen.
Die drei primären Bedingungen entsprechen dem Entwurfskonzept der VCSEL-Vorrichtungsstruktur.Der aktive Bereich des VCSEL verwendet eine verspannte Quantenmuldenstruktur, um die Grundlage für die Realisierung der internen Trägerinversionsverteilung zu schaffen.Gleichzeitig ist ein Resonanzhohlraum mit geeignetem Reflexionsvermögen so ausgelegt, dass die emittierten Photonen kohärente Schwingungen bilden.Schließlich wird ein ausreichender Injektionsstrom bereitgestellt, damit Photonen verschiedene Verluste der Vorrichtung selbst überwinden können, um eine Dauer zu erzeugen
So erklärte Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., ein Unternehmen für optische Kommunikation, VCSEL.