నిలువు కుహరం ఉపరితల ఉద్గార సెమీకండక్టర్ లేజర్ (VCSEL) పరిచయం

నిలువు కుహరం ఉపరితల ఉద్గారానికి పరిచయంసెమీకండక్టర్ లేజర్(VCSEL)
సాంప్రదాయ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల అభివృద్ధిని వేధిస్తున్న కీలక సమస్యను అధిగమించడానికి 1990ల మధ్యలో నిలువు బాహ్య కుహరం ఉపరితల-ఉద్గార లేజర్‌లు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి: ప్రాథమిక విలోమ మోడ్‌లో అధిక బీమ్ నాణ్యతతో అధిక-శక్తి లేజర్ అవుట్‌పుట్‌లను ఎలా ఉత్పత్తి చేయాలి.
నిలువు బాహ్య కుహరం ఉపరితల-ఉద్గార లేజర్లు (వెక్సెల్స్), అని కూడా పిలుస్తారుసెమీకండక్టర్ డిస్క్ లేజర్స్(SDL), లేజర్ కుటుంబంలో సాపేక్షంగా కొత్త సభ్యుడు. ఇది సెమీకండక్టర్ గెయిన్ మీడియంలో క్వాంటం యొక్క మెటీరియల్ కంపోజిషన్ మరియు మందాన్ని బాగా మార్చడం ద్వారా ఉద్గార తరంగదైర్ఘ్యాన్ని రూపొందించగలదు మరియు ఇంట్రాకావిటీ ఫ్రీక్వెన్సీ రెట్టింపుతో కలిపి అతినీలలోహిత నుండి చాలా ఇన్‌ఫ్రారెడ్ వరకు విస్తృత తరంగదైర్ఘ్యం పరిధిని కవర్ చేస్తుంది, తక్కువ వైవిధ్యాన్ని కొనసాగిస్తూ అధిక విద్యుత్ ఉత్పత్తిని సాధిస్తుంది. కోణ వృత్తాకార సౌష్టవ లేజర్ పుంజం. లేజర్ రెసొనేటర్ గెయిన్ చిప్ యొక్క దిగువ DBR నిర్మాణం మరియు బాహ్య అవుట్‌పుట్ కప్లింగ్ మిర్రర్‌తో కూడి ఉంటుంది. ఈ ప్రత్యేకమైన బాహ్య రెసొనేటర్ నిర్మాణం ఫ్రీక్వెన్సీ రెట్టింపు, ఫ్రీక్వెన్సీ వ్యత్యాసం మరియు మోడ్-లాకింగ్ వంటి కార్యకలాపాల కోసం ఆప్టికల్ మూలకాలను కుహరంలోకి చొప్పించడానికి అనుమతిస్తుంది, VECSELని ఆదర్శంగా మారుస్తుంది.లేజర్ మూలంబయోఫోటోనిక్స్, స్పెక్ట్రోస్కోపీ మొదలుకొని అప్లికేషన్ల కోసంలేజర్ ఔషధం, మరియు లేజర్ ప్రొజెక్షన్.
VC-ఉపరితల ఉద్గార సెమీకండక్టర్ లేజర్ యొక్క రెసొనేటర్ క్రియాశీల ప్రాంతం ఉన్న సమతలానికి లంబంగా ఉంటుంది మరియు చిత్రంలో చూపిన విధంగా దాని అవుట్‌పుట్ లైట్ సక్రియ ప్రాంతం యొక్క సమతలానికి లంబంగా ఉంటుంది.VCSEL చిన్నది వంటి ప్రత్యేక ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. పరిమాణం, అధిక ఫ్రీక్వెన్సీ, మంచి పుంజం నాణ్యత, పెద్ద కుహరం ఉపరితల నష్టం థ్రెషోల్డ్, మరియు సాపేక్షంగా సాధారణ ఉత్పత్తి ప్రక్రియ. ఇది లేజర్ డిస్‌ప్లే, ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ మరియు ఆప్టికల్ క్లాక్ అప్లికేషన్‌లలో అద్భుతమైన పనితీరును చూపుతుంది. అయినప్పటికీ, VCsels వాట్ స్థాయి కంటే అధిక-శక్తి లేజర్‌లను పొందలేవు, కాబట్టి వాటిని అధిక శక్తి అవసరాలు ఉన్న ఫీల్డ్‌లలో ఉపయోగించలేరు.

VCSEL యొక్క లేజర్ రెసొనేటర్ ఒక పంపిణీ చేయబడిన బ్రాగ్ రిఫ్లెక్టర్ (DBR)తో రూపొందించబడింది, ఇది క్రియాశీల ప్రాంతం యొక్క ఎగువ మరియు దిగువ రెండు వైపులా సెమీకండక్టర్ పదార్థం యొక్క బహుళ-పొర ఎపిటాక్సియల్ నిర్మాణంతో కూడి ఉంటుంది, ఇది చాలా భిన్నంగా ఉంటుంది.లేజర్EELలో క్లీవేజ్ ప్లేన్‌తో కూడిన రెసొనేటర్. VCSEL ఆప్టికల్ రెసొనేటర్ యొక్క దిశ చిప్ ఉపరితలానికి లంబంగా ఉంటుంది, లేజర్ అవుట్‌పుట్ చిప్ ఉపరితలానికి లంబంగా ఉంటుంది మరియు DBR యొక్క రెండు వైపుల ప్రతిబింబం EEL సొల్యూషన్ ప్లేన్ కంటే చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది.
VCSEL యొక్క లేజర్ రెసొనేటర్ యొక్క పొడవు సాధారణంగా కొన్ని మైక్రాన్‌లు, ఇది EEL యొక్క మిల్లీమీటర్ రెసొనేటర్ కంటే చాలా చిన్నది మరియు కుహరంలో ఆప్టికల్ ఫీల్డ్ డోలనం ద్వారా పొందిన వన్-వే లాభం తక్కువగా ఉంటుంది. ఫండమెంటల్ ట్రాన్స్‌వర్స్ మోడ్ అవుట్‌పుట్ సాధించగలిగినప్పటికీ, అవుట్‌పుట్ పవర్ అనేక మిల్లీవాట్‌లను మాత్రమే చేరుకోగలదు. VCSEL అవుట్‌పుట్ లేజర్ పుంజం యొక్క క్రాస్-సెక్షన్ ప్రొఫైల్ వృత్తాకారంలో ఉంటుంది మరియు డైవర్జెన్స్ యాంగిల్ ఎడ్జ్-ఎమిటింగ్ లేజర్ బీమ్ కంటే చాలా చిన్నదిగా ఉంటుంది. VCSEL యొక్క అధిక పవర్ అవుట్‌పుట్‌ను సాధించడానికి, మరింత లాభాన్ని అందించడానికి ప్రకాశించే ప్రాంతాన్ని పెంచడం అవసరం, మరియు ప్రకాశించే ప్రాంతం యొక్క పెరుగుదల అవుట్‌పుట్ లేజర్ బహుళ-మోడ్ అవుట్‌పుట్‌గా మారుతుంది. అదే సమయంలో, ఒక పెద్ద ప్రకాశించే ప్రాంతంలో ఏకరీతి కరెంట్ ఇంజెక్షన్ సాధించడం కష్టం, మరియు అసమాన కరెంట్ ఇంజెక్షన్ వ్యర్థ వేడి చేరడం తీవ్రతరం చేస్తుంది. సంక్షిప్తంగా, VCSEL సహేతుకమైన నిర్మాణ రూపకల్పన ద్వారా ప్రాథమిక మోడ్ వృత్తాకార సౌష్టవ స్థానాన్ని అవుట్‌పుట్ చేయగలదు, అయితే అవుట్‌పుట్ సింగిల్ మోడ్‌లో ఉన్నప్పుడు అవుట్‌పుట్ పవర్ తక్కువగా ఉంటుంది.అందుచేత, బహుళ VCsలు తరచుగా అవుట్‌పుట్ మోడ్‌లో విలీనం చేయబడతాయి.