VCSEL, который полностью называется лазером с вертикальным резонатором, представляет собой разновидность полупроводникового лазера.В настоящее время большинство VCSEL основаны на полупроводниках GaAs, а длина волны излучения находится в основном в инфракрасном диапазоне.
В 1977 году профессор Ика Кеничи из Токийского технологического университета впервые предложил концепцию поверхностно-излучающего лазера с вертикальным резонатором.В первые дни он в основном хотел получить полупроводниковый лазер с одной продольной модой со стабильной выходной мощностью за счет сокращения длины резонатора.Однако из-за короткой длины одностороннего усиления этой конструкции было сложно получить лазерную генерацию, поэтому ранние исследования VCSEL были продлены.Двумя годами позже профессор Ихе Цзяньи успешно реализовал импульсную генерацию лазеров серии GaInAsP при температуре 77 К с использованием технологии жидкофазной эпитаксии (метод жидкофазной эпитаксии для осаждения твердых веществ из раствора и осаждения их на подложку для создания монокристаллических тонких слоев). ).В 1988 году VCSEL серии GaAs были выращены с помощью технологии органического химического осаждения из паровой фазы (OCVD) для обеспечения непрерывной работы при комнатной температуре.При постоянном развитии эпитаксиальных технологий можно изготавливать полупроводниковые РБО структуры с высокой отражательной способностью, что значительно ускоряет процесс исследования ВИЛ.В конце 20-го века, после того как исследовательские институты опробовали различные структуры, основной статус VCSEL с ограниченным окислением был в значительной степени установлен.Затем он перешел в стадию зрелости, когда производительность постоянно оптимизировалась и улучшалась.
Схема в разрезе лазера с верхним излучением с ограниченным окислением
Активная область является неотъемлемой частью устройства.Поскольку резонатор VCSEL очень короткий, активная среда в резонаторе должна обеспечивать большую компенсацию усиления для режима генерации.
Прежде всего, для генерации лазера должны одновременно выполняться три условия:
1) устанавливается распределение инверсии несущей в активной области;
2) подходящий резонатор позволяет многократно возвращать индуцированное излучение для формирования лазерного колебания;и
3) подача тока достаточно сильна, чтобы оптическое усиление было больше или равно сумме различных потерь и удовлетворяло определенным пороговым условиям тока.
Три основных условия соответствуют концепции проектирования структуры устройства VCSEL.Активная область VCSEL использует структуру с напряженными квантовыми ямами, чтобы создать основу для реализации внутреннего распределения инверсии носителей.В то же время резонатор с соответствующей отражательной способностью предназначен для того, чтобы испускаемые фотоны формировали когерентные колебания.Наконец, обеспечивается достаточный ток инжекции, позволяющий фотонам преодолевать различные потери самого устройства для создания длительного
Вот как компания оптической связи Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd. объяснила VCSEL.