VCSEL, yang disebut Laser Pemancar Permukaan Rongga Vertikal secara lengkap, adalah sejenis laser semikonduktor.Saat ini, sebagian besar VCSEL didasarkan pada semikonduktor GaAs, dan panjang gelombang emisi terutama pada pita gelombang inframerah.
Pada tahun 1977, Profesor Ika Kenichi dari Universitas Teknologi Tokyo pertama kali mengusulkan konsep laser pemancar permukaan rongga vertikal.Pada hari-hari awal, dia terutama ingin mendapatkan laser semikonduktor mode longitudinal tunggal dengan keluaran stabil dengan memperpendek panjang rongga.Namun, karena panjang gain satu arah yang pendek dari desain ini, sulit untuk mendapatkan penguat laser, sehingga penelitian awal VCSEL diperpanjang.Dua tahun kemudian, Profesor Yihe Jianyi berhasil merealisasikan laser seri GaInAsP berdenyut pada 77 K menggunakan teknologi epitaksi fase cair (metode epitaksi fase cair untuk mengendapkan zat padat dari larutan dan menyimpannya pada substrat untuk menghasilkan lapisan tipis kristal tunggal ).Pada tahun 1988, VCSEL seri GaAs ditanam dengan teknologi deposisi uap kimia organik (OCVD) untuk mencapai operasi berkelanjutan pada suhu kamar.Dengan pengembangan teknologi epitaxial yang konstan, struktur DBR semikonduktor dengan reflektifitas tinggi dapat diproduksi, yang secara signifikan mempercepat proses penelitian VCSEL.Pada akhir abad ke-20, setelah lembaga penelitian mencoba struktur yang berbeda, status arus utama VCSEL terbatas oksidasi cukup banyak ditetapkan.Kemudian pindah ke tahap kedewasaan, di mana kinerja terus dioptimalkan dan ditingkatkan.
Diagram penampang laser pemancar atas terbatas oksidasi
Wilayah aktif adalah bagian penting dari perangkat.Karena rongga VCSEL sangat pendek, media aktif dalam rongga perlu memberikan lebih banyak kompensasi penguatan untuk mode penguat.
Pertama-tama, tiga syarat harus dipenuhi secara bersamaan untuk menghasilkan laser:
1) distribusi inversi pembawa di wilayah aktif ditetapkan;
2) rongga resonansi yang sesuai memungkinkan radiasi yang distimulasi diumpankan kembali berkali-kali untuk membentuk osilasi laser;dan
3) injeksi arus cukup kuat untuk membuat penguatan optik lebih besar atau sama dengan jumlah berbagai kerugian dan memenuhi kondisi ambang arus tertentu.
Tiga kondisi utama sesuai dengan konsep desain struktur perangkat VCSEL.Wilayah aktif VCSEL menggunakan struktur sumur kuantum tegang untuk membangun dasar untuk mewujudkan distribusi inversi pembawa internal.Pada saat yang sama, rongga resonansi dengan reflektifitas yang sesuai dirancang untuk membuat foton yang dipancarkan membentuk osilasi yang koheren.Akhirnya, arus injeksi yang cukup disediakan untuk memungkinkan foton mengatasi berbagai kehilangan perangkat itu sendiri untuk menciptakan yang tahan lama
Beginilah cara Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., sebuah perusahaan komunikasi optik, menjelaskan VCSEL.