Inleiding tot het uitzenden van verticale holteoppervlakkenhalfgeleider laser(VCSEL)
Verticale oppervlakte-emitterende lasers met uitwendige holtes werden halverwege de jaren negentig ontwikkeld om een belangrijk probleem op te lossen dat de ontwikkeling van traditionele halfgeleiderlasers heeft geplaagd: hoe hoogvermogen laseroutputs met hoge straalkwaliteit in fundamentele transversale modus te produceren.
Verticale oppervlakte-emitterende lasers met externe holte (Vecsels), ook bekend alshalfgeleiderschijflasers(SDL), zijn een relatief nieuw lid van de laserfamilie. Het kan de emissiegolflengte ontwerpen door de materiaalsamenstelling en dikte van de kwantumput in het halfgeleiderversterkingsmedium te veranderen, en gecombineerd met intracavitaire frequentieverdubbeling kan het een breed golflengtebereik bestrijken van ultraviolet tot ver infrarood, waardoor een hoog vermogen wordt bereikt met behoud van een lage divergentie Hoek cirkelsymmetrische laserstraal. De laserresonator bestaat uit de onderste DBR-structuur van de versterkingschip en de externe uitgangskoppelingsspiegel. Deze unieke externe resonatorstructuur maakt het mogelijk optische elementen in de holte te plaatsen voor bewerkingen zoals frequentieverdubbeling, frequentieverschil en mode-locking, waardoor VECSEL een idealelaserbronvoor toepassingen variërend van biofotonica, spectroscopie,lasergeneeskundeen laserprojectie.
De resonator van de VC-oppervlakte-emitterende halfgeleiderlaser staat loodrecht op het vlak waar het actieve gebied zich bevindt, en het uitgangslicht staat loodrecht op het vlak van het actieve gebied, zoals weergegeven in de figuur. VCSEL heeft unieke voordelen, zoals kleine grootte, hoge frequentie, goede straalkwaliteit, schadedrempel voor het grote oppervlak van de holte en relatief eenvoudig productieproces. Het vertoont uitstekende prestaties in de toepassingen van laserdisplay, optische communicatie en optische klok. VCsels kunnen echter geen lasers met een hoog vermogen boven het wattniveau verkrijgen, zodat ze niet kunnen worden gebruikt in velden met hoge vermogensvereisten.
De laserresonator van VCSEL bestaat uit een gedistribueerde Bragg-reflector (DBR) die is samengesteld uit een meerlaagse epitaxiale structuur van halfgeleidermateriaal aan zowel de boven- als de onderkant van het actieve gebied, die sterk verschilt van delaserresonator samengesteld uit splijtvlak in EEL. De richting van de optische resonator van VCSEL staat loodrecht op het chipoppervlak, de laseruitvoer 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 die wordt verkregen door de optische veldoscillatie in de holte is laag. Hoewel de fundamentele uitvoer in de transversale modus kan worden bereikt, kan het uitgangsvermogen slechts enkele milliwatt bereiken. Het dwarsdoorsnedeprofiel van de VCSEL-uitvoerlaserstraal is cirkelvormig en de divergentiehoek is veel kleiner dan die van de randemitterende laserstraal. Om een hoog uitgangsvermogen van VCSEL te bereiken, is het noodzakelijk om het lichtgevende gebied te vergroten om meer versterking te verschaffen, en de toename van het lichtgevende gebied zal ervoor zorgen dat de uitgangslaser een uitvoer met meerdere modi wordt. Tegelijkertijd is het moeilijk om uniforme stroominjectie in een groot lichtgevend gebied te bereiken, en de ongelijkmatige stroominjectie zal de accumulatie van afvalwarmte verergeren. Kortom, de VCSEL kan de cirkelsymmetrische spot in de basismodus uitvoeren via een redelijk structureel ontwerp, maar de Het uitgangsvermogen is laag als de uitvoer in de enkele modus is. Daarom zijn er vaak meerdere VCsels geïntegreerd in de uitvoermodus.
Posttijd: 21 mei 2024