შესავალი ვერტიკალური ღრუს ზედაპირის გამოსხივების ნახევარგამტარული ლაზერი (VCSEL)

შესავალი ვერტიკალური ღრუს ზედაპირის გამოსხივებანახევარგამტარული ლაზერი(Vcsel)
ვერტიკალური გარე ღრუს ზედაპირული გამოსხივების ლაზერები შეიქმნა 90-იანი წლების შუა პერიოდში, რათა გადალახოს საკვანძო პრობლემა, რამაც შეაჩერა ტრადიციული ნახევარგამტარული ლაზერების განვითარება: როგორ წარმოქმნას მაღალი სიმძლავრის ლაზერული შედეგები მაღალი სხივის ხარისხით, ფუნდამენტური განივი რეჟიმში.
ვერტიკალური გარე ღრუს ზედაპირული გამოსხივების ლაზერები (VECSELS), რომელიც ასევე ცნობილია როგორცნახევარგამტარული დისკის ლაზერები(SDL), ლაზერული ოჯახის შედარებით ახალი წევრია. მას შეუძლია შეიმუშაოს ემისიის ტალღის სიგრძე კვანტური ჭაბურღილის მატერიალური შემადგენლობისა და სისქის შეცვლით ნახევარგამტარული მოგების საშუალო ტემპერატურაზე, ხოლო ინტრაკავტის სიხშირის გაორმაგებასთან ერთად, შეიძლება დაფაროს ფართო ტალღის სიგრძის დიაპაზონი ულტრაიისფერი და შორს ინფრაწითელამდე, მიაღწიოს მაღალი სიმძლავრის გამომუშავებას, ხოლო დაბალი განსხვავების კუთხის ცირკულარული სიმეტრიული ლაზერის სხივების შენარჩუნებისას. ლაზერული რეზონატორის შემადგენლობაში შედის მოგების ჩიპის ქვედა DBR სტრუქტურა და გარე გამომავალი შეერთების სარკე. ეს უნიკალური გარე რეზონატორის სტრუქტურა საშუალებას აძლევს ოპტიკურ ელემენტებს შეიტანონ ღრუში ისეთი ოპერაციებისთვის, როგორიცაა სიხშირის გაორმაგება, სიხშირის სხვაობა და რეჟიმის ჩაკეტვალაზერული წყაროპროგრამებისთვის, რომლებიც იწყება ბიოფოტონიკიდან, სპექტროსკოპიით,ლაზერული წამალიდა ლაზერული პროექცია.
VC- ზედაპირის გამოსხივების ნახევარგამტარული ლაზერის რეზონატორი პერპენდიკულურია იმ თვითმფრინავის მიმართ, სადაც აქტიური რეგიონი მდებარეობს, ხოლო მისი გამომავალი შუქი პერპენდიკულურია აქტიური რეგიონის სიბრტყეზე, როგორც ეს მოცემულია ფიგურაში. VCSEL– ს აქვს უნიკალური უპირატესობები, მაგალითად, მცირე ზომის, მაღალი სიხშირე, დიდი სხივის ზედაპირის დაზიანების და შედარებით მარტივი წარმოების პროცესი. ეს გვიჩვენებს შესანიშნავი შესრულებას ლაზერული ჩვენების, ოპტიკური კომუნიკაციისა და ოპტიკური საათის პროგრამებში. ამასთან, VCSEL– ებს ვერ მიიღებენ მაღალი ენერგიის ლაზერებს Watt– ის დონეზე, ასე რომ, მათი გამოყენება არ შეიძლება მაღალი ენერგიის მოთხოვნების მქონე მინდვრებში.

VCSEL- ის ლაზერული რეზონატორის შემადგენლობაში შედის განაწილებული ბრაგის რეფლექტორი (DBR), რომელიც შედგება ნახევარგამტარული მასალის მრავალ ფენის ეპიტაქსიური სტრუქტურისგანლაზერირეზონატორის შემადგენლობაში შედის გველგესლა თვითმფრინავისგან. VCSEL ოპტიკური რეზონატორის მიმართულება პერპენდიკულურია ჩიპის ზედაპირზე, ლაზერული გამომავალი ასევე პერპენდიკულურია ჩიპის ზედაპირზე, ხოლო DBR- ის ორივე მხარის ამრეკლევა გაცილებით მაღალია, ვიდრე გველგესლობის ხსნარის თვითმფრინავი.
VCSEL- ის ლაზერული რეზონატორის სიგრძე, ზოგადად, რამდენიმე მიკრონია, რაც გაცილებით მცირეა, ვიდრე გველის მილიმეტრიანი რეზონატორის, ხოლო ღრუში ოპტიკური ველის რხევებით მიღებული ცალმხრივი მოგება დაბალია. მიუხედავად იმისა, რომ ფუნდამენტური განივი რეჟიმის გამომუშავების მიღწევაა შესაძლებელი, გამომავალი ენერგიას მხოლოდ რამდენიმე მილივატამდე შეუძლია. VCSEL გამომავალი ლაზერის სხივის ჯვრის სეგმენტის პროფილი წრიულია, ხოლო განსხვავების კუთხე ბევრად უფრო მცირეა, ვიდრე ზღვარზე გამოსხივების ლაზერული სხივი. VCSEL– ის მაღალი ენერგიის გამომუშავების მისაღწევად, აუცილებელია მანათობელი რეგიონის გაზრდა, რომ უფრო მეტი მოგება უზრუნველყოს, ხოლო მანათობელი რეგიონის ზრდა გამოიწვევს გამომავალი ლაზერის მრავალ რეჟიმში გამომავალს. ამავდროულად, ძნელია მიაღწიოს ერთგვაროვანი მიმდინარე ინექციის მიღწევას დიდ მანათობელ რეგიონში, ხოლო არათანაბარი მიმდინარე ინექცია გაამწვავებს ნარჩენების სითბოს დაგროვებას. მოკლედ რომ ვთქვათ, VCSEL– ს შეუძლია გამოაქვეყნოს ძირითადი რეჟიმის წრიული სიმეტრიული ლაქა გონივრული სტრუქტურული დიზაინის საშუალებით, მაგრამ გამომავალი პროდუქტი ერთჯერადი რეჟიმშია. შესაბამისად, მრავალჯერადი VCSELS ინტეგრირდება გამომავალი რეჟიმში.