وی سی ایس ای ایل، جسے مکمل طور پر ورٹیکل کیوٹی سرفیس ایمٹنگ لیزر کہا جاتا ہے، ایک قسم کا سیمی کنڈکٹر لیزر ہے۔فی الحال، زیادہ تر VCSELs GaAs سیمی کنڈکٹرز پر مبنی ہیں، اور اخراج طول موج بنیادی طور پر اورکت لہر بینڈ میں ہے۔
1977 میں، ٹوکیو یونیورسٹی آف ٹیکنالوجی کے پروفیسر اکا کینیچی نے پہلی بار عمودی گہا کی سطح سے خارج ہونے والی لیزر کا تصور پیش کیا۔ابتدائی دنوں میں، وہ بنیادی طور پر گہا کی لمبائی کو کم کرکے مستحکم آؤٹ پٹ کے ساتھ واحد طول بلد موڈ سیمی کنڈکٹر لیزر حاصل کرنا چاہتا تھا۔تاہم، اس ڈیزائن کی مختصر ایک طرفہ حاصل کی لمبائی کی وجہ سے، لیزر لیزنگ حاصل کرنا مشکل تھا، اس لیے VCSEL کی ابتدائی تحقیق طویل تھی۔دو سال بعد، پروفیسر Yihe Jianyi نے کامیابی سے GaInAsP سیریز کے لیزرز کی 77 K پر مائع فیز ایپیٹیکسی ٹیکنالوجی (مائع فیز ایپیٹیکسی کا طریقہ محلول سے ٹھوس مادوں کو تیز کرنے اور انہیں واحد کرسٹل پرت پیدا کرنے کے لیے سبسٹریٹ پر جمع کرنے کا طریقہ) کا استعمال کرتے ہوئے کامیابی سے محسوس کیا۔ )۔1988 میں، GaAs سیریز کے VCSELs کو آرگینک کیمیکل ویپر ڈیپوزیشن (OCVD) ٹیکنالوجی کے ذریعے اگایا گیا تاکہ کمرے کے درجہ حرارت پر مسلسل کام کیا جا سکے۔epitaxial ٹیکنالوجی کی مسلسل ترقی کے ساتھ، اعلی عکاسی کے ساتھ سیمی کنڈکٹر DBR ڈھانچہ تیار کیا جا سکتا ہے، جو VCSEL کے تحقیقی عمل کو نمایاں طور پر تیز کرتا ہے۔20 ویں صدی کے آخر میں، تحقیقی اداروں کے مختلف ڈھانچے کو آزمانے کے بعد، آکسیڈیشن محدود VCSEL کی مرکزی دھارے کی حیثیت کافی حد تک متعین تھی۔اس کے بعد یہ پختگی کے مرحلے میں چلا گیا، جہاں کارکردگی کو مسلسل بہتر اور بہتر بنایا گیا۔
آکسیڈیشن لمیٹڈ ٹاپ ایمیٹنگ لیزر کا سیکشنل ڈایاگرام
فعال علاقہ آلہ کا لازمی حصہ ہے۔چونکہ VCSEL کیویٹی بہت مختصر ہے، اس لیے گہا میں موجود ایکٹو میڈیم کو لیزنگ موڈ کے لیے زیادہ فائدہ کا معاوضہ فراہم کرنے کی ضرورت ہے۔
سب سے پہلے، لیزر پیدا کرنے کے لیے تین شرائط کو ایک ساتھ پورا کرنا ضروری ہے:
1) فعال علاقے میں کیریئر الٹا تقسیم قائم ہے؛
2) ایک مناسب گونجنے والی گہا لیزر دولن بنانے کے لیے محرک تابکاری کو کئی بار فیڈ کرنے کی اجازت دیتی ہے۔اور
3) موجودہ انجکشن اتنا مضبوط ہے کہ آپٹیکل نفع کو مختلف نقصانات کے مجموعے سے زیادہ یا اس کے برابر بناتا ہے اور موجودہ حد کی مخصوص شرائط کو پورا کرتا ہے۔
تین بنیادی شرائط VCSEL ڈیوائس کی ساخت کے ڈیزائن کے تصور سے مطابقت رکھتی ہیں۔VCSEL کا فعال خطہ اندرونی کیریئر کے الٹ تقسیم کو محسوس کرنے کی بنیاد قائم کرنے کے لیے ایک تناؤ والے کوانٹم ویل ڈھانچے کا استعمال کرتا ہے۔ایک ہی وقت میں، مناسب عکاسی کے ساتھ ایک گونجنے والا گہا ڈیزائن کیا گیا ہے تاکہ خارج ہونے والے فوٹون کو مربوط دولن کی شکل دے سکے۔آخر میں، کافی مقدار میں انجکشن کرنٹ فراہم کیا جاتا ہے تاکہ فوٹوون کو آلہ کے مختلف نقصانات پر قابو پانے کے لیے ایک دیرپا تخلیق کرنے کے قابل بنایا جا سکے۔
اس طرح شینزین HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd.، ایک آپٹیکل کمیونیکیشن کمپنی نے VCSEL کی وضاحت کی۔