VCSEL, जिसे पूर्ण रूप से वर्टिकल कैविटी सरफेस एमिटिंग लेजर कहा जाता है, एक तरह का सेमीकंडक्टर लेजर है।वर्तमान में, अधिकांश VCSELs GaAs सेमीकंडक्टर्स पर आधारित हैं, और उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य मुख्य रूप से इन्फ्रारेड वेव बैंड में है।
1977 में, टोक्यो प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के प्रोफेसर इका केनिची ने पहली बार एक ऊर्ध्वाधर-गुहा सतह उत्सर्जक लेजर की अवधारणा का प्रस्ताव रखा।शुरुआती दिनों में, वह मुख्य रूप से गुहा की लंबाई को छोटा करके स्थिर उत्पादन के साथ एक अनुदैर्ध्य मोड सेमीकंडक्टर लेजर प्राप्त करना चाहता था।हालाँकि, इस डिज़ाइन की एक तरफ़ा लाभ लंबाई कम होने के कारण, लेज़र लेज़िंग प्राप्त करना चुनौतीपूर्ण था, इसलिए VCSEL का प्रारंभिक शोध लम्बा हो गया।दो साल बाद, प्रोफेसर यिहे जियान्यी ने तरल चरण एपिटॉक्सी तकनीक (समाधान से ठोस पदार्थों को अवक्षेपित करने और एकल-क्रिस्टल पतली परत उत्पन्न करने के लिए उन्हें सब्सट्रेट पर जमा करने के लिए तरल-चरण एपिटॉक्सी की विधि) का उपयोग करके 77 K पर GaInAsP श्रृंखला लेज़रों के स्पंदित लेज़िंग को सफलतापूर्वक महसूस किया। ).1988 में, GaAs श्रृंखला VCSELs को कमरे के तापमान पर निरंतर संचालन प्राप्त करने के लिए कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव (OCVD) तकनीक द्वारा विकसित किया गया था।एपिटैक्सियल प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास के साथ, उच्च परावर्तकता वाले सेमीकंडक्टर डीबीआर संरचनाओं का निर्माण किया जा सकता है, जो वीसीएसईएल की शोध प्रक्रिया को काफी तेज करता है।20वीं शताब्दी के अंत में, अनुसंधान संस्थानों द्वारा विभिन्न संरचनाओं की कोशिश करने के बाद, ऑक्सीकरण-सीमित वीसीएसईएल की मुख्यधारा की स्थिति काफी हद तक निर्धारित थी।इसके बाद यह परिपक्वता के चरण में चला गया, जहां प्रदर्शन को लगातार अनुकूलित और बेहतर बनाया गया।
ऑक्सीकरण सीमित शीर्ष उत्सर्जक लेजर का अनुभागीय आरेख
सक्रिय क्षेत्र डिवाइस का आवश्यक हिस्सा है।क्योंकि VCSEL कैविटी बहुत कम है, कैविटी में सक्रिय माध्यम को लेज़िंग मोड के लिए अधिक लाभ मुआवजा प्रदान करने की आवश्यकता है।
सबसे पहले, एक लेजर उत्पन्न करने के लिए तीन शर्तों को एक साथ पूरा किया जाना चाहिए:
1) सक्रिय क्षेत्र में वाहक उलटा वितरण स्थापित है;
2) एक उपयुक्त गुंजयमान गुहा लेजर दोलन बनाने के लिए उत्तेजित विकिरण को कई बार वापस फीड करने की अनुमति देता है;और
3) वर्तमान इंजेक्शन इतना मजबूत है कि ऑप्टिकल लाभ को विभिन्न नुकसानों के योग से अधिक या बराबर कर सकता है और कुछ निश्चित सीमा शर्तों को पूरा कर सकता है।
तीन प्राथमिक स्थितियां वीसीएसईएल डिवाइस संरचना की डिजाइन अवधारणा के अनुरूप हैं।VCSEL का सक्रिय क्षेत्र आंतरिक वाहक व्युत्क्रम वितरण को साकार करने के लिए आधार स्थापित करने के लिए एक तनावपूर्ण क्वांटम अच्छी संरचना का उपयोग करता है।उसी समय, उचित परावर्तन के साथ एक गुंजयमान गुहा को उत्सर्जित फोटॉनों को सुसंगत दोलन बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।अंत में, एक स्थायी बनाने के लिए डिवाइस के विभिन्न नुकसानों को दूर करने के लिए फोटॉन को सक्षम करने के लिए पर्याप्त इंजेक्शन करंट प्रदान किया जाता है
ऑप्टिकल कम्युनिकेशन कंपनी शेन्ज़ेन एचडीवी ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक टेक्नोलॉजी कं, लिमिटेड ने इस तरह वीसीएसईएल को समझाया।