व्हर्टिकल कॅव्हिटी सरफेस एमिटिंगचा परिचयसेमीकंडक्टर लेझर(व्हीसीएसईएल)
पारंपरिक सेमीकंडक्टर लेझर्सच्या विकासात अडथळा ठरणाऱ्या एका प्रमुख समस्येवर मात करण्यासाठी १९९० च्या दशकाच्या मध्यात व्हर्टिकल एक्सटर्नल कॅव्हिटी सरफेस-एमिटिंग लेझर्स विकसित केले गेले: मूलभूत ट्रान्सव्हर्स मोडमध्ये उच्च बीम गुणवत्तेसह उच्च-शक्तीचे लेझर आउटपुट कसे तयार करावे.
व्हर्टिकल एक्सटर्नल कॅव्हिटी सरफेस-एमिटिंग लेझर्स (वेक्सेल), ज्यांना या नावानेही ओळखले जातेसेमीकंडक्टर डिस्क लेझर(SDL) हे लेझर परिवारातील एक तुलनेने नवीन सदस्य आहे. सेमीकंडक्टर गेन माध्यमातील क्वांटम वेलची भौतिक रचना आणि जाडी बदलून ते उत्सर्जन तरंगलांबी डिझाइन करू शकते, आणि इंट्राकॅव्हिटी फ्रिक्वेन्सी डबलिंगच्या संयोगाने अल्ट्राव्हायोलेटपासून फार इन्फ्रारेडपर्यंतची विस्तृत तरंगलांबी श्रेणी व्यापू शकते, ज्यामुळे कमी डायव्हर्जन्स अँगल असलेला वर्तुळाकार सममित लेझर बीम कायम ठेवत उच्च पॉवर आउटपुट साध्य करता येतो. लेझर रेझोनेटर हे गेन चिपच्या तळाच्या DBR संरचनेने आणि बाह्य आउटपुट कपलिंग मिररने बनलेले असते. ही अद्वितीय बाह्य रेझोनेटर रचना फ्रिक्वेन्सी डबलिंग, फ्रिक्वेन्सी डिफरन्स आणि मोड-लॉकिंग यांसारख्या कार्यांसाठी कॅव्हिटीमध्ये ऑप्टिकल घटक घालण्याची परवानगी देते, ज्यामुळे VECSEL एक आदर्श पर्याय ठरतो.लेझर स्रोतबायोफोटोनिक्स, स्पेक्ट्रोस्कोपी यांसारख्या अनुप्रयोगांसाठीलेझर औषधआणि लेझर प्रक्षेपण.
आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे, व्हीसी-सरफेस एमिटिंग सेमीकंडक्टर लेसरचा रेझोनेटर हा सक्रिय क्षेत्राच्या प्रतलाला लंब असतो आणि त्याचा आउटपुट प्रकाश देखील सक्रिय क्षेत्राच्या प्रतलाला लंब असतो. व्हीसीसेलचे काही वैशिष्ट्यपूर्ण फायदे आहेत, जसे की लहान आकार, उच्च वारंवारता, उत्तम बीम गुणवत्ता, कॅव्हिटी पृष्ठभागाच्या नुकसानीची मोठी मर्यादा आणि तुलनेने सोपी उत्पादन प्रक्रिया. लेसर डिस्प्ले, ऑप्टिकल कम्युनिकेशन आणि ऑप्टिकल क्लॉक यांसारख्या अनुप्रयोगांमध्ये ते उत्कृष्ट कामगिरी दाखवते. तथापि, व्हीसीसेलद्वारे वॅट पातळीच्या वरचे उच्च-शक्तीचे लेसर मिळवता येत नाहीत, त्यामुळे उच्च शक्तीची आवश्यकता असलेल्या क्षेत्रांमध्ये त्यांचा वापर केला जाऊ शकत नाही.
व्हीसीसेलचा लेझर रेझोनेटर हा सक्रिय क्षेत्राच्या वरच्या आणि खालच्या दोन्ही बाजूंना सेमीकंडक्टर पदार्थाच्या बहु-स्तरीय एपिटॅक्सियल संरचनेने बनलेल्या वितरित ब्रॅग रिफ्लेक्टर (डीबीआर) ने बनलेला असतो, जो यापेक्षा खूप वेगळा असतोलेझरEEL मधील क्लीव्हेज प्लेनने बनलेला रेझोनेटर. VCSEL ऑप्टिकल रेझोनेटरची दिशा चिपच्या पृष्ठभागाला लंब असते, लेझर आउटपुट देखील चिपच्या पृष्ठभागाला लंब असते आणि DBR च्या दोन्ही बाजूंची परावर्तकता EEL सोल्यूशन प्लेनपेक्षा खूप जास्त असते.
व्हीसीसेलच्या लेझर रेझोनेटरची लांबी साधारणपणे काही मायक्रॉन असते, जी ईईएलच्या मिलीमीटर रेझोनेटरपेक्षा खूपच कमी असते, आणि कॅव्हिटीमधील ऑप्टिकल फील्ड ऑसिलेशनमुळे मिळणारा एक-मार्गी गेन कमी असतो. जरी मूलभूत ट्रान्सव्हर्स मोड आउटपुट मिळवता येत असले तरी, आउटपुट पॉवर केवळ काही मिलिवॅट्सपर्यंतच पोहोचू शकते. व्हीसीसेलच्या आउटपुट लेझर बीमचा क्रॉस-सेक्शन प्रोफाइल वर्तुळाकार असतो आणि त्याचा डायव्हर्जन्स अँगल एज-एमिटिंग लेझर बीमपेक्षा खूपच लहान असतो. व्हीसीसेलचे उच्च पॉवर आउटपुट मिळवण्यासाठी, अधिक गेन प्रदान करण्याकरिता प्रकाशमान क्षेत्र वाढवणे आवश्यक असते, आणि प्रकाशमान क्षेत्राच्या वाढीमुळे आउटपुट लेझर मल्टी-मोड आउटपुट बनतो. त्याच वेळी, मोठ्या प्रकाशमान क्षेत्रात एकसमान विद्युत प्रवाह देणे कठीण असते आणि असमान विद्युत प्रवाहामुळे वाया जाणाऱ्या उष्णतेचा संचय वाढतो. थोडक्यात, VCSEL योग्य संरचनात्मक रचनेद्वारे मूलभूत मोडमध्ये वर्तुळाकार सममित स्पॉट आउटपुट करू शकतो, परंतु जेव्हा आउटपुट सिंगल मोडमध्ये असते तेव्हा आउटपुट पॉवर कमी असते. म्हणून, आउटपुट मोडमध्ये अनेकदा अनेक VCSELs एकत्रित केले जातात.
पोस्ट करण्याची वेळ: २१ मे २०२४