उभ्या पोकळीच्या पृष्ठभागाच्या उत्सर्जनाचा परिचयअर्धवाहक लेसर(व्हीसीएसईएल)
पारंपारिक सेमीकंडक्टर लेसरच्या विकासात अडथळा आणणाऱ्या एका महत्त्वाच्या समस्येवर मात करण्यासाठी १९९० च्या दशकाच्या मध्यात उभ्या बाह्य पोकळीच्या पृष्ठभागावरून उत्सर्जित करणारे लेसर विकसित केले गेले: मूलभूत ट्रान्सव्हर्स मोडमध्ये उच्च बीम गुणवत्तेसह उच्च-शक्तीचे लेसर आउटपुट कसे तयार करावे.
उभ्या बाह्य पोकळीच्या पृष्ठभागाचे उत्सर्जन करणारे लेसर (व्हेक्सेल्स), ज्याला असेही म्हणतातसेमीकंडक्टर डिस्क लेसर(SDL), लेसर कुटुंबातील तुलनेने नवीन सदस्य आहेत. ते सेमीकंडक्टर गेन माध्यमातील क्वांटम वेलची सामग्री रचना आणि जाडी बदलून उत्सर्जन तरंगलांबी डिझाइन करू शकते आणि इंट्राकॅव्हिटी फ्रिक्वेन्सी डबलिंगसह एकत्रित केल्याने अल्ट्राव्हायोलेट ते दूर इन्फ्रारेड पर्यंत विस्तृत तरंगलांबी श्रेणी व्यापू शकते, कमी डायव्हर्जन्स अँगल वर्तुळाकार सममित लेसर बीम राखताना उच्च पॉवर आउटपुट प्राप्त होते. लेसर रेझोनेटर गेन चिपच्या तळाशी DBR स्ट्रक्चर आणि बाह्य आउटपुट कपलिंग मिररने बनलेला आहे. ही अद्वितीय बाह्य रेझोनेटर स्ट्रक्चर फ्रिक्वेन्सी डबलिंग, फ्रिक्वेन्सी डिफरन्स आणि मोड-लॉकिंग सारख्या ऑपरेशन्ससाठी ऑप्टिकल घटकांना पोकळीत घालण्याची परवानगी देते, ज्यामुळे VECSEL एक आदर्श बनते.लेसर स्रोतबायोफोटोनिक्स, स्पेक्ट्रोस्कोपीपासून ते अनुप्रयोगांसाठी,लेसर औषध, आणि लेसर प्रोजेक्शन.
व्हीसी-पृष्ठभाग उत्सर्जित करणाऱ्या सेमीकंडक्टर लेसरचा रेझोनेटर सक्रिय प्रदेश असलेल्या समतलाला लंब असतो आणि त्याचा आउटपुट प्रकाश सक्रिय प्रदेशाच्या समतलाला लंब असतो, जसे आकृतीमध्ये दाखवले आहे. व्हीसीएसईएलचे अद्वितीय फायदे आहेत, जसे की लहान आकार, उच्च वारंवारता, चांगली बीम गुणवत्ता, मोठी पोकळी पृष्ठभाग नुकसान थ्रेशोल्ड आणि तुलनेने सोपी उत्पादन प्रक्रिया. ते लेसर डिस्प्ले, ऑप्टिकल कम्युनिकेशन आणि ऑप्टिकल घड्याळाच्या अनुप्रयोगांमध्ये उत्कृष्ट कामगिरी दर्शवते. तथापि, व्हीसीएसईएल वॅट पातळीपेक्षा जास्त उच्च-शक्तीचे लेसर मिळवू शकत नाहीत, म्हणून ते उच्च शक्ती आवश्यकता असलेल्या क्षेत्रात वापरले जाऊ शकत नाहीत.
व्हीसीएसईएलचा लेसर रेझोनेटर सक्रिय क्षेत्राच्या वरच्या आणि खालच्या दोन्ही बाजूंना अर्धसंवाहक पदार्थाच्या बहु-स्तरीय एपिटॅक्सियल रचनेपासून बनलेला वितरित ब्रॅग रिफ्लेक्टर (डीबीआर) बनलेला आहे, जोलेसरEEL मध्ये क्लीवेज प्लेनने बनलेला रेझोनेटर. VCSEL ऑप्टिकल रेझोनेटरची दिशा चिप पृष्ठभागाला लंब आहे, लेसर आउटपुट देखील चिप पृष्ठभागाला लंब आहे आणि DBR च्या दोन्ही बाजूंची परावर्तकता EEL सोल्यूशन प्लेनपेक्षा खूप जास्त आहे.
VCSEL च्या लेसर रेझोनेटरची लांबी साधारणपणे काही मायक्रॉन असते, जी EEL च्या मिलिमीटर रेझोनेटरपेक्षा खूपच लहान असते आणि पोकळीतील ऑप्टिकल फील्ड ऑसिलेशनद्वारे मिळणारा एक-मार्गी फायदा कमी असतो. जरी मूलभूत ट्रान्सव्हर्स मोड आउटपुट साध्य करता येतो, तरी आउटपुट पॉवर फक्त काही मिलीवॅटपर्यंत पोहोचू शकते. VCSEL आउटपुट लेसर बीमचा क्रॉस-सेक्शन प्रोफाइल वर्तुळाकार असतो आणि डायव्हर्जन्स अँगल एज-एमिटिंग लेसर बीमपेक्षा खूपच लहान असतो. VCSEL चे उच्च पॉवर आउटपुट साध्य करण्यासाठी, अधिक फायदा प्रदान करण्यासाठी प्रकाशमान प्रदेश वाढवणे आवश्यक आहे आणि प्रकाशमान प्रदेश वाढल्याने आउटपुट लेसर मल्टी-मोड आउटपुट बनेल. त्याच वेळी, मोठ्या प्रकाशमान प्रदेशात एकसमान करंट इंजेक्शन मिळवणे कठीण आहे आणि असमान करंट इंजेक्शन कचरा उष्णता संचय वाढवेल. थोडक्यात, VCSEL वाजवी स्ट्रक्चरल डिझाइनद्वारे बेसिक मोड वर्तुळाकार सममितीय स्पॉट आउटपुट करू शकते, परंतु आउटपुट सिंगल मोड असताना आउटपुट पॉवर कमी असते. म्हणून, अनेक VCsel अनेकदा आउटपुट मोडमध्ये एकत्रित केले जातात.
पोस्ट वेळ: मे-२१-२०२४