VCSEL, який повністю називається поверхнево-випромінювальним лазером з вертикальною порожниною, є різновидом напівпровідникового лазера.В даний час більшість VCSEL засновані на напівпровідниках GaAs, і довжина хвилі випромінювання знаходиться в основному в інфрачервоному діапазоні хвиль.
У 1977 році професор Токійського технологічного університету Іка Кенічі вперше запропонував концепцію поверхнево-випромінюючого лазера з вертикальним резонатором.На початку він головним чином хотів отримати одномодовий поздовжній напівпровідниковий лазер зі стабільним вихідним сигналом за рахунок скорочення довжини резонатора.Однак через коротку довжину одностороннього підсилення цієї конструкції було складно отримати лазерну генерацію, тому перші дослідження VCSEL були продовжені.Через два роки професор Yihe Jianyi успішно реалізував імпульсну генерацію лазерів серії GaInAsP при 77 К, використовуючи технологію рідкофазної епітаксії (метод рідкофазної епітаксії для осадження твердих речовин із розчину та нанесення їх на підкладку для створення монокристалічних тонких шарів) ).У 1988 році VCSEL серії GaAs було вирощено за технологією органічного хімічного осадження з парової фази (OCVD) для забезпечення безперервної роботи при кімнатній температурі.З постійним розвитком епітаксіальних технологій можна виготовляти напівпровідникові структури DBR з високою відбивною здатністю, що значно прискорює процес дослідження VCSEL.Наприкінці 20-го століття, після того як дослідницькі установи випробували різні структури, основний статус VCSEL з обмеженим окисленням був майже встановлений.Потім він перейшов у стадію зрілості, де продуктивність постійно оптимізувалася та покращувалася.
Діаграма розрізу окислювально обмеженого верхнього випромінювання лазера
Активна область є важливою частиною пристрою.Оскільки резонатор VCSEL дуже короткий, активне середовище в резонаторі має забезпечити більшу компенсацію підсилення для режиму генерації.
Перш за все, для генерації лазера необхідно одночасно виконати три умови:
1) встановлено розподіл інверсії носіїв в активній області;
2) відповідний резонансний резонатор дозволяє стимульованому випромінюванню повертатися багато разів для формування лазерного коливання;і
3) інжекція струму достатньо сильна, щоб зробити оптичне посилення більшим або рівним сумі різних втрат і відповідати певним пороговим умовам струму.
Три основні умови відповідають концепції конструкції пристрою VCSEL.Активна область VCSEL використовує напружену структуру квантової ями, щоб створити основу для реалізації внутрішнього розподілу інверсії носія.У той же час, резонансна порожнина з відповідною відбивною здатністю створена для того, щоб випромінювані фотони утворювали когерентні коливання.Нарешті, забезпечується достатній інжекційний струм, щоб дозволити фотонам подолати різні втрати самого пристрою для створення тривалого
Ось як Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., оптична комунікаційна компанія, пояснила VCSEL.