VCSEL, wat 'n Vertical Cavity Surface Emitting Laser in volle genoem word, is 'n soort halfgeleierlaser. Tans is die meeste VCSELs gebaseer op GaAs-halfgeleiers, en die emissiegolflengte is hoofsaaklik in die infrarooi golfband.
In 1977 het professor Ika Kenichi van Tokio Universiteit van Tegnologie die eerste keer die konsep van 'n vertikale-holte oppervlak-emitterende laser voorgestel. In die vroeë dae wou hy hoofsaaklik 'n enkele longitudinale modus halfgeleierlaser met stabiele uitset verkry deur die holtelengte te verkort. As gevolg van hierdie ontwerp se kort eenrigtingaanwinslengte, was dit egter uitdagend om laserlasering te verkry, so die vroeë navorsing van VCSEL is verleng. Twee jaar later het professor Yihe Jianyi suksesvol gepulste lasers van GaInAsP-reekslasers by 77 K gerealiseer deur gebruik te maak van vloeistoffase-epitaksie-tegnologie (die metode van vloeistoffase-epitaksie om vaste stowwe uit oplossing neer te sit en dit op die substraat neer te sit om enkelkristal dun lae te genereer ). In 1988 is GaAs-reeks VCSELs gegroei deur organiese chemiese dampneerslag (OCVD) tegnologie om deurlopende werking by kamertemperatuur te verkry. Met die konstante ontwikkeling van epitaksiale tegnologie, kan halfgeleier DBR strukture met hoë reflektiwiteit vervaardig word, wat die navorsingsproses van VCSEL aansienlik versnel. Aan die einde van die 20ste eeu, nadat navorsingsinstellings verskillende strukture beproef het, was die hoofstroomstatus van oksidasiebeperkte VCSEL redelik vasgestel. Dit het toe na die stadium van volwassenheid beweeg, waar prestasie voortdurend geoptimaliseer en verbeter is.
Deursneediagram van oksidasiebeperkte top-emitterende laser
Die aktiewe streek is die noodsaaklike deel van die toestel. Omdat die VCSEL-holte baie kort is, moet die aktiewe medium in die holte meer winskompensasie vir die lasermodus verskaf.
Eerstens moet drie voorwaardes gelyktydig nagekom word om 'n laser te genereer:
1) die draer-inversieverspreiding in die aktiewe streek is vasgestel;
2) 'n geskikte resonante holte laat die gestimuleerde straling baie keer teruggevoer word om 'n laserossillasie te vorm; en
3) die stroominspuiting is sterk genoeg om die optiese wins groter as of gelyk aan die som van verskeie verliese te maak en aan sekere stroomdrempelvoorwaardes te voldoen.
Die drie primêre voorwaardes stem ooreen met die ontwerpkonsep van die VCSEL-toestelstruktuur. Die aktiewe streek van VCSEL gebruik 'n gespanne kwantumputstruktuur om die basis te vestig vir die verwesenliking van die interne draer-inversieverspreiding. Terselfdertyd word 'n resonante holte met toepaslike reflektiwiteit ontwerp om die uitgestraalde fotone koherente ossillasies te laat vorm. Laastens word voldoende inspuitstroom voorsien om fotone in staat te stel om verskeie verliese van die toestel self te oorkom om 'n blywende
Dit is hoe Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., 'n optiese kommunikasiemaatskappy, VCSEL verduidelik het.