VCSEL, qui s'appelle un laser à émission de surface à cavité verticale dans son intégralité, est une sorte de laser à semi-conducteur.Actuellement, la plupart des VCSEL sont basés sur des semi-conducteurs GaAs et la longueur d'onde d'émission se situe principalement dans la bande des ondes infrarouges.
En 1977, le professeur Ika Kenichi de l'Université de technologie de Tokyo a proposé pour la première fois le concept d'un laser à émission de surface à cavité verticale.Au début, il souhaitait principalement obtenir un laser à semi-conducteur à mode longitudinal unique avec une sortie stable en raccourcissant la longueur de la cavité.Cependant, en raison de la courte longueur de gain unidirectionnelle de cette conception, il était difficile d'obtenir un laser laser, de sorte que les premières recherches sur VCSEL ont été prolongées.Deux ans plus tard, le professeur Yihe Jianyi a réalisé avec succès le laser pulsé des lasers de la série GaInAsP à 77 K en utilisant la technologie d'épitaxie en phase liquide (la méthode d'épitaxie en phase liquide pour précipiter les substances solides de la solution et les déposer sur le substrat pour générer des couches minces monocristallines ).En 1988, les VCSEL de la série GaAs ont été développés par la technologie de dépôt chimique en phase vapeur organique (OCVD) pour obtenir un fonctionnement continu à température ambiante.Avec le développement constant de la technologie épitaxiale, des structures semi-conductrices DBR à haute réflectivité peuvent être fabriquées, ce qui accélère considérablement le processus de recherche de VCSEL.À la fin du 20e siècle, après que les instituts de recherche aient essayé différentes structures, le statut général du VCSEL à oxydation limitée était à peu près défini.Il est ensuite passé au stade de maturité, où les performances ont été constamment optimisées et améliorées.
Schéma en coupe d'un laser à émission supérieure à oxydation limitée
La région active est la partie essentielle du dispositif.Étant donné que la cavité VCSEL est très courte, le milieu actif dans la cavité doit fournir plus de compensation de gain pour le mode laser.
Tout d'abord, trois conditions doivent être remplies simultanément pour générer un laser :
1) la distribution d'inversion de porteuse dans la région active est établie ;
2) une cavité résonnante appropriée permet au rayonnement stimulé d'être renvoyé plusieurs fois pour former une oscillation laser ;et
3) l'injection de courant est suffisamment forte pour rendre le gain optique supérieur ou égal à la somme des différentes pertes et respecter certaines conditions de seuil de courant.
Les trois conditions principales correspondent au concept de conception de la structure du dispositif VCSEL.La région active de VCSEL utilise une structure de puits quantique contraint pour établir la base de la réalisation de la distribution d'inversion de porteuse interne.En même temps, une cavité résonnante avec une réflectivité appropriée est conçue pour que les photons émis forment des oscillations cohérentes.Enfin, un courant d'injection suffisant est fourni pour permettre aux photons de surmonter diverses pertes de l'appareil lui-même pour créer un effet durable.
C'est ainsi que Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., une société de communication optique, a expliqué VCSEL.