VCSEL, care se numește în întregime laser cu emisie de suprafață cu cavitate verticală, este un fel de laser semiconductor.În prezent, majoritatea VCSEL-urilor se bazează pe semiconductori GaAs, iar lungimea de undă de emisie este în principal în banda de unde infraroșii.
În 1977, profesorul Ika Kenichi de la Universitatea de Tehnologie din Tokyo a propus pentru prima dată conceptul unui laser cu emisie de suprafață cu cavitate verticală.În primele zile, el a dorit în principal să obțină un laser semiconductor cu un singur mod longitudinal cu o putere stabilă prin scurtarea lungimii cavității.Cu toate acestea, din cauza lungimii scurte de amplificare unidirecțională a acestui design, a fost dificil să se obțină laser laser, astfel încât cercetările timpurii ale VCSEL au fost prelungite.Doi ani mai târziu, profesorul Yihe Jianyi a realizat cu succes laserul în impulsuri din seria GaInAsP la 77 K folosind tehnologia epitaxiei în fază lichidă (metoda epitaxiei în fază lichidă pentru a precipita substanțele solide din soluție și a le depune pe substrat pentru a genera straturi subțiri monocristaline). ).În 1988, VCSEL-urile din seria GaAs au fost cultivate prin tehnologia depunerii chimice organice în vapori (OCVD) pentru a obține o funcționare continuă la temperatura camerei.Odată cu dezvoltarea constantă a tehnologiei epitaxiale, pot fi fabricate structuri semiconductoare DBR cu reflectivitate ridicată, ceea ce accelerează semnificativ procesul de cercetare al VCSEL.La sfârșitul secolului al XX-lea, după ce instituțiile de cercetare au încercat diferite structuri, statutul general al VCSEL limitat de oxidare a fost aproape stabilit.Apoi a trecut în stadiul de maturitate, unde performanța a fost constant optimizată și îmbunătățită.
Diagrama secțională a laserului cu emisie superioară limitată de oxidare
Regiunea activă este partea esențială a dispozitivului.Deoarece cavitatea VCSEL este foarte scurtă, mediul activ din cavitate trebuie să ofere mai multă compensare a câștigului pentru modul laser.
În primul rând, trei condiții trebuie îndeplinite simultan pentru a genera un laser:
1) se stabilește distribuția inversiei purtătorului în regiunea activă;
2) o cavitate rezonantă adecvată permite ca radiația stimulată să fie alimentată înapoi de mai multe ori pentru a forma o oscilație laser;și
3) injecția de curent este suficient de puternică pentru a face câștigul optic mai mare sau egal cu suma diferitelor pierderi și pentru a îndeplini anumite condiții de prag de curent.
Cele trei condiții primare corespund conceptului de proiectare al structurii dispozitivului VCSEL.Regiunea activă a VCSEL utilizează o structură de puț cuantică tensionată pentru a stabili baza pentru realizarea distribuției interne de inversare a purtătorului.În același timp, o cavitate rezonantă cu reflectivitate adecvată este proiectată pentru a face ca fotonii emiși să formeze oscilații coerente.În cele din urmă, este furnizat un curent de injecție suficient pentru a permite fotonilor să depășească diferite pierderi ale dispozitivului în sine pentru a crea o durată durabilă.
Așa a explicat VCSEL Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., o companie de comunicații optice.