VCSEL, que se denomina láser emisor de superficie de cavidad vertical en su totalidad, es un tipo de láser semiconductor.Actualmente, la mayoría de los VCSEL se basan en semiconductores de GaAs y la longitud de onda de emisión se encuentra principalmente en la banda de ondas infrarrojas.
En 1977, el profesor Ika Kenichi de la Universidad Tecnológica de Tokio propuso por primera vez el concepto de un láser emisor de superficie de cavidad vertical.Al principio, quería principalmente obtener un láser semiconductor de modo longitudinal único con una salida estable acortando la longitud de la cavidad.Sin embargo, debido a la longitud de ganancia unidireccional corta de este diseño, fue un desafío obtener láser, por lo que la investigación inicial de VCSEL se prolongó.Dos años más tarde, el profesor Yihe Jianyi realizó con éxito la emisión láser pulsada de los láseres de la serie GaInAsP a 77 K utilizando tecnología de epitaxia en fase líquida (el método de epitaxia en fase líquida para precipitar sustancias sólidas de la solución y depositarlas en el sustrato para generar capas delgadas monocristalinas ).En 1988, los VCSEL de la serie GaAs se desarrollaron mediante tecnología de deposición de vapor químico orgánico (OCVD) para lograr un funcionamiento continuo a temperatura ambiente.Con el desarrollo constante de la tecnología epitaxial, se pueden fabricar estructuras DBR de semiconductores con alta reflectividad, lo que acelera significativamente el proceso de investigación de VCSEL.A fines del siglo XX, después de que las instituciones de investigación probaron diferentes estructuras, el estado general de VCSEL limitado por oxidación estaba prácticamente establecido.Luego pasó a la etapa de madurez, donde el rendimiento se optimizó y mejoró constantemente.
Diagrama seccional del láser de emisión superior limitada por oxidación
La región activa es la parte esencial del dispositivo.Debido a que la cavidad VCSEL es muy corta, el medio activo en la cavidad debe proporcionar una mayor compensación de ganancia para el modo láser.
En primer lugar, se deben cumplir tres condiciones simultáneamente para generar un láser:
1) se establece la distribución de inversión de portadora en la región activa;
2) una cavidad resonante adecuada permite que la radiación estimulada sea retroalimentada muchas veces para formar una oscilación láser;y
3) la inyección de corriente es lo suficientemente fuerte como para hacer que la ganancia óptica sea mayor o igual a la suma de varias pérdidas y cumpla con ciertas condiciones de umbral de corriente.
Las tres condiciones principales corresponden al concepto de diseño de la estructura del dispositivo VCSEL.La región activa de VCSEL utiliza una estructura de pozo cuántico tensionado para establecer la base para realizar la distribución de inversión de portadora interna.Al mismo tiempo, se diseña una cavidad resonante con la reflectividad adecuada para que los fotones emitidos formen oscilaciones coherentes.Finalmente, se proporciona suficiente corriente de inyección para permitir que los fotones superen varias pérdidas del propio dispositivo para crear una duradera
Así es como Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., una empresa de comunicaciones ópticas, explicó a VCSEL.