Ang VCSEL, na tinatawag na Vertical Cavity Surface Emitting Laser nang buo, ay isang uri ng semiconductor laser.Sa kasalukuyan, karamihan sa mga VCSEL ay nakabatay sa GaAs semiconductors, at ang emission wavelength ay pangunahin sa infrared wave band.
Noong 1977, unang iminungkahi ni Propesor Ika Kenichi ng Tokyo University of Technology ang konsepto ng isang vertical-cavity surface-emitting laser.Sa mga unang araw, higit sa lahat gusto niyang makakuha ng isang solong longitudinal mode semiconductor laser na may matatag na output sa pamamagitan ng pagpapaikli sa haba ng lukab.Gayunpaman, dahil sa maikling one-way gain na haba ng disenyong ito, naging mahirap ang pagkuha ng laser lasing, kaya napatagal ang maagang pananaliksik ng VCSEL.Pagkalipas ng dalawang taon, matagumpay na natanto ni Propesor Yihe Jianyi ang pulsed lasing ng GaInAsP series lasers sa 77 K gamit ang liquid phase epitaxy technology (ang paraan ng liquid-phase epitaxy upang mag-precipitate ng mga solidong substance mula sa solusyon at i-deposito ang mga ito sa substrate para makabuo ng single-crystal thin layers. ).Noong 1988, ang mga serye ng GaAs na VCSEL ay pinalaki ng teknolohiyang organic chemical vapor deposition (OCVD) upang makamit ang tuluy-tuloy na operasyon sa temperatura ng silid.Sa patuloy na pag-unlad ng teknolohiyang epitaxial, ang mga istruktura ng semiconductor DBR na may mataas na reflectivity ay maaaring gawin, na makabuluhang nagpapabilis sa proseso ng pananaliksik ng VCSEL.Sa pagtatapos ng ika-20 siglo, pagkatapos na subukan ng mga institusyong pananaliksik ang iba't ibang mga istraktura, ang pangunahing katayuan ng VCSEL na limitado sa oksihenasyon ay medyo naitakda.Pagkatapos ay lumipat ito sa yugto ng maturity, kung saan ang pagganap ay patuloy na na-optimize at napabuti.
Ang sectional diagram ng oksihenasyon ay limitado sa tuktok na nagpapalabas ng laser
Ang aktibong rehiyon ay ang mahalagang bahagi ng device.Dahil ang VCSEL cavity ay napakaikli, ang aktibong medium sa cavity ay kailangang magbigay ng karagdagang gain compensation para sa lasing mode.
Una sa lahat, tatlong kundisyon ang dapat matugunan nang sabay-sabay upang makabuo ng laser:
1) itinatag ang pamamahagi ng pagbabaligtad ng carrier sa aktibong rehiyon;
2) ang isang angkop na resonant cavity ay nagpapahintulot sa stimulated radiation na maibalik nang maraming beses upang makabuo ng laser oscillation;at
3) ang kasalukuyang iniksyon ay sapat na malakas upang gawin ang optical gain na mas malaki kaysa o katumbas ng kabuuan ng iba't ibang pagkalugi at matugunan ang ilang kasalukuyang kundisyon ng threshold.
Ang tatlong pangunahing kondisyon ay tumutugma sa konsepto ng disenyo ng istraktura ng aparato ng VCSEL.Ang aktibong rehiyon ng VCSEL ay gumagamit ng isang strained quantum well structure upang maitatag ang batayan para sa pagsasakatuparan ng internal carrier inversion distribution.Kasabay nito, ang isang resonant cavity na may naaangkop na reflectivity ay idinisenyo upang ang mga ibinubuga na photon ay bumubuo ng magkakaugnay na mga oscillations.Sa wakas, ang sapat na kasalukuyang iniksyon ay ibinibigay upang paganahin ang mga photon na mapagtagumpayan ang iba't ibang pagkalugi ng device mismo upang lumikha ng isang pangmatagalang
Ganito ipinaliwanag ng Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., isang kumpanya ng optical na komunikasyon, ang VCSEL.