VCSEL, ko pilnībā sauc par vertikālās dobuma virsmas izstarojošo lāzeru, ir sava veida pusvadītāju lāzers.Pašlaik lielākā daļa VCSEL ir balstīti uz GaAs pusvadītājiem, un emisijas viļņa garums galvenokārt ir infrasarkano viļņu joslā.
1977. gadā Tokijas Tehnoloģiju universitātes profesors Ika Keniči pirmo reizi ierosināja vertikālā dobuma virsmu izstarojoša lāzera koncepciju.Pirmajās dienās viņš galvenokārt vēlējās iegūt viena gareniskā režīma pusvadītāju lāzeru ar stabilu izvadi, saīsinot dobuma garumu.Tomēr, ņemot vērā šī dizaina īso vienvirziena pastiprinājuma garumu, bija grūti iegūt lāzera lāzeru, tāpēc VCSEL agrīnā izpēte tika pagarināta.Divus gadus vēlāk profesors Yihe Jianyi veiksmīgi realizēja GaInAsP sērijas lāzeru impulsu lāzeru pie 77 K, izmantojot šķidrās fāzes epitaksijas tehnoloģiju (šķidrās fāzes epitaksijas metodi, lai no šķīduma izgulsnētu cietas vielas un nogulsnētu tās uz substrāta, lai radītu vienkristāla plānus slāņus. ).1988. gadā GaAs sērijas VCSEL tika audzēti, izmantojot organisko ķīmisko tvaiku pārklāšanas (OCVD) tehnoloģiju, lai nodrošinātu nepārtrauktu darbību istabas temperatūrā.Pastāvīgi attīstoties epitaksiālajai tehnoloģijai, var izgatavot pusvadītāju DBR struktūras ar augstu atstarošanas spēju, kas būtiski paātrina VCSEL izpētes procesu.20. gadsimta beigās pēc tam, kad pētniecības iestādes bija izmēģinājušas dažādas struktūras, VCSEL ar ierobežotu oksidēšanos galvenais statuss bija diezgan noteikts.Pēc tam tas pārcēlās uz brieduma pakāpi, kur veiktspēja tika pastāvīgi optimizēta un uzlabota.
Ierobežotas oksidācijas augšējās izstarojošā lāzera sekciju diagramma
Aktīvais reģions ir būtiska ierīces daļa.Tā kā VCSEL dobums ir ļoti īss, aktīvajai videi dobumā ir jānodrošina lielāka pastiprinājuma kompensācija lāzera režīmam.
Pirmkārt, lai ģenerētu lāzeru, vienlaicīgi ir jāizpilda trīs nosacījumi:
1) tiek noteikts nesēja inversijas sadalījums aktīvajā reģionā;
2) piemērots rezonanses dobums ļauj stimulēto starojumu daudzkārt atgriezt, veidojot lāzera svārstības;un
3) strāvas iesmidzināšana ir pietiekami spēcīga, lai optiskais pastiprinājums būtu lielāks vai vienāds ar dažādu zudumu summu un atbilstu noteiktiem strāvas sliekšņa nosacījumiem.
Trīs primārie nosacījumi atbilst VCSEL ierīces struktūras dizaina koncepcijai.VCSEL aktīvajā reģionā tiek izmantota sasprindzināta kvantu akas struktūra, lai izveidotu pamatu iekšējā nesēja inversijas sadalījuma realizācijai.Tajā pašā laikā ir izveidots rezonanses dobums ar atbilstošu atstarošanas spēju, lai emitētie fotoni veidotu koherentas svārstības.Visbeidzot, tiek nodrošināta pietiekama iesmidzināšanas strāva, lai fotoni varētu pārvarēt dažādus pašas ierīces zudumus, lai radītu ilgstošu
Tā VCSEL skaidroja optisko sakaru uzņēmums Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd.