ვერტიკალური ღრუს ზედაპირის გამოსხივების შესავალინახევარგამტარული ლაზერი(VCSEL)
ვერტიკალური გარე ღრუს ზედაპირის გამოსხივების ლაზერები 1990-იანი წლების შუა პერიოდში შემუშავდა ტრადიციული ნახევარგამტარული ლაზერების განვითარების დროს წარმოქმნილი ძირითადი პრობლემის გადასაჭრელად: როგორ მივიღოთ მაღალი სიმძლავრის ლაზერული გამომავალი სიგნალები მაღალი სხივის ხარისხით ფუნდამენტურ განივი რეჟიმში.
ვერტიკალური გარე ღრუს ზედაპირის გამოსხივების ლაზერები (Vecsels), ასევე ცნობილი როგორცნახევარგამტარული დისკის ლაზერები(SDL) ლაზერული ოჯახის შედარებით ახალი წევრია. მას შეუძლია გამოსხივების ტალღის სიგრძის დაპროექტება ნახევარგამტარული გამაძლიერებელი გარემოს კვანტური ჭაბურღილის მასალის შემადგენლობისა და სისქის შეცვლით და ღრუშიდა სიხშირის გაორმაგებასთან ერთად შეუძლია დაფაროს ფართო ტალღის სიგრძე ულტრაიისფერიდან შორეულ ინფრაწითელამდე, რაც უზრუნველყოფს მაღალი სიმძლავრის გამომავალს დაბალი დივერგენციის კუთხის წრიული სიმეტრიული ლაზერული სხივის შენარჩუნებით. ლაზერული რეზონატორი შედგება გამაძლიერებელი ჩიპის ქვედა DBR სტრუქტურისა და გარე გამომავალი შემაერთებელი სარკისგან. ეს უნიკალური გარე რეზონატორის სტრუქტურა საშუალებას იძლევა ოპტიკური ელემენტების ღრუში ჩასმა ისეთი ოპერაციებისთვის, როგორიცაა სიხშირის გაორმაგება, სიხშირის სხვაობა და რეჟიმის ფიქსაცია, რაც VECSEL-ს იდეალურს ხდის.ლაზერული წყარობიოფოტონიკიდან დაწყებული, სპექტროსკოპიით დამთავრებული, სხვადასხვა აპლიკაციებისთვისლაზერული მედიცინადა ლაზერული პროექცია.
VC-ზედაპირის გამოსხივების ნახევარგამტარული ლაზერის რეზონატორი პერპენდიკულარულია იმ სიბრტყის მიმართ, სადაც აქტიური რეგიონია განლაგებული, ხოლო მისი გამომავალი სინათლე პერპენდიკულარულია აქტიური რეგიონის სიბრტყის მიმართ, როგორც ეს ნახაზზეა ნაჩვენები. VCSEL-ს აქვს უნიკალური უპირატესობები, როგორიცაა მცირე ზომა, მაღალი სიხშირე, კარგი სხივის ხარისხი, ღრუს ზედაპირის დაზიანების დიდი ზღვარი და შედარებით მარტივი წარმოების პროცესი. ის აჩვენებს შესანიშნავ შესრულებას ლაზერული დისპლეის, ოპტიკური კომუნიკაციისა და ოპტიკური საათის აპლიკაციებში. თუმცა, VCsel-ებს არ შეუძლიათ ვატზე მაღალი სიმძლავრის ლაზერების მიღება, ამიტომ მათი გამოყენება არ შეიძლება მაღალი სიმძლავრის მოთხოვნილებების მქონე სფეროებში.
VCSEL-ის ლაზერული რეზონატორი შედგება განაწილებული ბრაგის რეფლექტორისგან (DBR), რომელიც შედგება ნახევარგამტარული მასალის მრავალშრიანი ეპიტაქსიური სტრუქტურისგან აქტიური რეგიონის ზედა და ქვედა მხარეებზე, რაც ძალიან განსხვავდებალაზერირეზონატორი, რომელიც შედგება EEL-ში გახლეჩის სიბრტყისგან. VCSEL ოპტიკური რეზონატორის მიმართულება ჩიპის ზედაპირის პერპენდიკულარულია, ლაზერული გამომავალი სიგნალი ასევე ჩიპის ზედაპირის პერპენდიკულარულია და DBR-ის ორივე მხარის არეკვლის კოეფიციენტი გაცილებით მაღალია, ვიდრე EEL ხსნარის სიბრტყის.
VCSEL-ის ლაზერული რეზონატორის სიგრძე, როგორც წესი, რამდენიმე მიკრონია, რაც გაცილებით მცირეა EEL-ის მილიმეტრიან რეზონატორთან შედარებით, ხოლო ღრუში ოპტიკური ველის რხევით მიღებული ცალმხრივი მომატება დაბალია. მიუხედავად იმისა, რომ შესაძლებელია ფუნდამენტური განივი რეჟიმის გამომავალი სიგნალის მიღწევა, გამომავალი სიმძლავრე მხოლოდ რამდენიმე მილივატს აღწევს. VCSEL-ის გამომავალი ლაზერული სხივის განივი კვეთის პროფილი წრიულია, ხოლო დივერგენციის კუთხე გაცილებით მცირეა კიდის გამოსხივების ლაზერული სხივის სიგნალთან შედარებით. VCSEL-ის მაღალი გამომავალი სიმძლავრის მისაღწევად, მეტი გაძლიერების უზრუნველსაყოფად აუცილებელია სინათლის არეალის გაზრდა, ხოლო სინათლის არეალის გაზრდა გამოიწვევს გამომავალი ლაზერის მრავალრეჟიმიან გამომავალად გადაქცევას. ამავდროულად, რთულია ერთგვაროვანი დენის ინექციის მიღწევა დიდ სინათლის არეალში, ხოლო არათანაბარი დენის ინექცია გაამწვავებს ნარჩენი სითბოს დაგროვებას. მოკლედ, VCSEL-ს შეუძლია ძირითადი რეჟიმის წრიული სიმეტრიული წერტილის გამოტანა გონივრული სტრუქტურული დიზაინის მეშვეობით, მაგრამ გამომავალი სიმძლავრე დაბალია, როდესაც გამომავალი სიგნალი ერთრეჟიმიანია. ამიტომ, მრავალი VCsel ხშირად ინტეგრირებულია გამომავალ რეჟიმში.
გამოქვეყნების დრო: 21 მაისი-2024