Inleiding tot het uitzendinghalfgeleiderlaser(Vcsel)
Verticale externe holte oppervlakte-emitterende lasers werden in het midden van de jaren negentig ontwikkeld om een belangrijk probleem te overwinnen dat de ontwikkeling van traditionele halfgeleiderlasers heeft geteisterd: hoe krachtige laseroutputs te produceren met hoge bundelkwaliteit in de fundamentele dwarsmodus.
Verticale externe holte oppervlakte-emitterende lasers (VecSels), ook bekend alshalfgeleider schijf lasers(SDL), zijn een relatief nieuw lid van de laserfamilie. Het kan de emissiegolflengte ontwerpen door de materiaalsamenstelling en de dikte van de kwantumput in het halfgeleiderversterkingsmedium te veranderen, en gecombineerd met intracavity frequentie verdubbeling kan een breed golflengtebereik van ultraviolet tot ver infrarood bedekken, het bereiken van een hoog vermogen, terwijl het behouden van een lage divergentie Circulaire lasstraal. De laserresonator bestaat uit de onderste DBR -structuur van de versterkingschip en de externe uitgangskoppelingspiegel. Met deze unieke externe resonatorstructuur kunnen optische elementen worden ingevoegd in de holte voor bewerkingen zoals frequentie verdubbeling, frequentieverschil en modusvergrendeling, waardoor Vecsel een ideaal islaserbronVoor toepassingen variërend van biofotoniek, spectroscopie,lasergeneeskundeen laserprojectie.
De resonator van het VC-oppervlak dat halfgeleiderlaser uitzendt, staat loodrecht op het vlak waar het actieve gebied zich bevindt en het uitgangslampje staat loodrecht op het vlak van het actieve gebied, zoals weergegeven in de figuur. VCSEL heeft unieke voordelen, zoals kleine, hoge frequentie, goede straalkwaliteit, grote holte-oppervlakte-drempel en het relatief eenvoudig productieproces. Het toont uitstekende prestaties in de toepassingen van laserweergave, optische communicatie en optische klok. VCSels kunnen echter geen krachtige lasers boven het watt-niveau verkrijgen, dus ze kunnen niet worden gebruikt in velden met hoge vermogensvereisten.
De laserresonator van VCSEL is samengesteld uit een gedistribueerde Bragg-reflector (DBR) bestaanlaserResonator samengesteld uit splitsingvlak in paling. De richting van de optische resonator van de VCSEL staat loodrecht op het chipoppervlak, de laseruitgang staat ook loodrecht op het chipoppervlak en de reflectiviteit van beide zijden van de DBR is veel hoger dan die van het EEL -oplossingsvlak.
De lengte van de laserresonator van VCSEL is over het algemeen enkele microns, wat veel kleiner is dan die van de millimeterresonator van EEL, en de eenrichtingsversterking verkregen door de optische veldoscillatie in de holte is laag. Hoewel de output van de fundamentele transversale modus kan worden bereikt, kan het uitgangsvermogen slechts meerdere Milliwatt bereiken. Het dwarsdoorsnedeprofiel van de VCSEL-uitgangslaserstraal is cirkelvormig en de divergentiehoek is veel kleiner dan die van de randemitterende laserstraal. Om een hoog vermogen van VCSEL te bereiken, is het noodzakelijk om het lichtgebied te vergroten om meer versterking te bieden, en de toename van het lichtgebied zal ervoor zorgen dat de uitgangslaser een multi-modus-uitgang wordt. Tegelijkertijd is het moeilijk om een uniforme stroominjectie in een groot lichtgebied te bereiken, en de ongelijke stroominjectie zal de accumulatie van de afvalwarmte verergeren. Kortom, de VCSEL kan de basismodus circulaire symmetrische plek uitvoeren door een redelijk structureel ontwerp, maar het uitgangsvermogen is laag wanneer de output een enkele modus is.
Posttijd: mei-21-2024