VCSEL, જેને સંપૂર્ણ રીતે વર્ટિકલ કેવિટી સરફેસ એમિટિંગ લેસર કહેવામાં આવે છે, તે એક પ્રકારનું સેમિકન્ડક્ટર લેસર છે.હાલમાં, મોટાભાગના VCSELs GaAs સેમિકન્ડક્ટર પર આધારિત છે, અને ઉત્સર્જન તરંગલંબાઇ મુખ્યત્વે ઇન્ફ્રારેડ વેવ બેન્ડમાં છે.
1977 માં, ટોક્યો યુનિવર્સિટી ઓફ ટેક્નોલોજીના પ્રોફેસર ઇકા કેનિચીએ સૌપ્રથમ વર્ટિકલ-કેવિટી સપાટી-ઉત્સર્જન લેસરની વિભાવનાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો.શરૂઆતના દિવસોમાં, તે મુખ્યત્વે પોલાણની લંબાઈને ટૂંકી કરીને સ્થિર આઉટપુટ સાથે સિંગલ લોન્ગીટ્યુડીનલ મોડ સેમિકન્ડક્ટર લેસર મેળવવા માંગતો હતો.જો કે, આ ડિઝાઇનની ટૂંકી વન-વે ગેઇન લંબાઈને કારણે, લેસર લેસિંગ મેળવવું પડકારજનક હતું, તેથી VCSEL નું પ્રારંભિક સંશોધન લાંબા સમય સુધી ચાલ્યું હતું.બે વર્ષ પછી, પ્રોફેસર યીહે જિયાનીએ લિક્વિડ ફેઝ એપિટાક્સી ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કરીને 77 K પર GaInAsP શ્રેણીના લેસરોના પલ્સ્ડ લેસિંગને સફળતાપૂર્વક અનુભવ્યું (દ્રવ્ય-તબક્કાની એપિટાક્સીની પદ્ધતિ સોલ્યુશનમાંથી નક્કર પદાર્થોને દૂર કરવા અને તેમને સિંગલ-ક્રિસ્ટલ લેયર જનરેટ કરવા માટે સબસ્ટ્રેટ પર જમા કરવાની પદ્ધતિ. ).1988માં, GaAs શ્રેણીના VCSEL ને ઓરડાના તાપમાને સતત કામગીરી પ્રાપ્ત કરવા માટે ઓર્ગેનિક કેમિકલ વેપર ડિપોઝિશન (OCVD) ટેકનોલોજી દ્વારા ઉગાડવામાં આવી હતી.એપિટેક્સિયલ ટેક્નોલોજીના સતત વિકાસ સાથે, ઉચ્ચ પરાવર્તકતા સાથે સેમિકન્ડક્ટર ડીબીઆર સ્ટ્રક્ચર્સનું ઉત્પાદન કરી શકાય છે, જે VCSEL ની સંશોધન પ્રક્રિયાને નોંધપાત્ર રીતે ઝડપી બનાવે છે.20મી સદીના અંતમાં, સંશોધન સંસ્થાઓએ વિવિધ માળખાને અજમાવી લીધા પછી, ઓક્સિડેશન-મર્યાદિત VCSEL ની મુખ્ય પ્રવાહની સ્થિતિ ખૂબ જ સુયોજિત હતી.તે પછી પરિપક્વતાના તબક્કામાં આગળ વધ્યું, જ્યાં પ્રદર્શન સતત ઑપ્ટિમાઇઝ અને સુધારેલ હતું.
ઓક્સિડેશન લિમિટેડ ટોપ એમિટિંગ લેસરનો વિભાગીય રેખાકૃતિ
સક્રિય પ્રદેશ એ ઉપકરણનો આવશ્યક ભાગ છે.કારણ કે VCSEL પોલાણ ખૂબ જ ટૂંકું છે, પોલાણમાં સક્રિય માધ્યમને લેસિંગ મોડ માટે વધુ લાભ વળતર પ્રદાન કરવાની જરૂર છે.
સૌ પ્રથમ, લેસર જનરેટ કરવા માટે ત્રણ શરતો એકસાથે મળવી આવશ્યક છે:
1) સક્રિય પ્રદેશમાં વાહક વ્યુત્ક્રમ વિતરણ સ્થાપિત થયેલ છે;
2) યોગ્ય રેઝોનન્ટ પોલાણ લેસર ઓસિલેશન બનાવવા માટે ઉત્તેજિત રેડિયેશનને ઘણી વખત ખવડાવવાની મંજૂરી આપે છે;અને
3) વર્તમાન ઇન્જેક્શન એટલો મજબૂત છે કે ઓપ્ટિકલ ગેઇન વિવિધ નુકસાનના સરવાળા કરતા વધારે અથવા તેના બરાબર છે અને ચોક્કસ વર્તમાન થ્રેશોલ્ડ શરતોને પૂર્ણ કરે છે.
ત્રણ પ્રાથમિક શરતો VCSEL ઉપકરણ માળખાના ડિઝાઇન ખ્યાલને અનુરૂપ છે.VCSEL નો સક્રિય પ્રદેશ આંતરિક વાહક વ્યુત્ક્રમ વિતરણને સાકાર કરવા માટેનો આધાર સ્થાપિત કરવા માટે તાણયુક્ત ક્વોન્ટમ વેલ માળખાનો ઉપયોગ કરે છે.તે જ સમયે, ઉત્સર્જિત ફોટોન સુસંગત ઓસિલેશન્સ બનાવવા માટે યોગ્ય પરાવર્તકતા સાથે રેઝોનન્ટ પોલાણની રચના કરવામાં આવી છે.છેવટે, ઉપકરણના વિવિધ નુકસાનને દૂર કરવા માટે ફોટોનને સક્ષમ કરવા માટે પૂરતા ઇન્જેક્શન કરંટ પૂરા પાડવામાં આવે છે.
આ રીતે શેનઝેન HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., એક ઓપ્ટિકલ કોમ્યુનિકેશન કંપની, VCSEL સમજાવ્યું.