VCSEL, que se chama láser de emisión de superficie de cavidade vertical, é unha especie de láser semicondutor. Actualmente, a maioría dos VCSEL baséanse en semicondutores GaAs, e a lonxitude de onda de emisión está principalmente na banda de ondas infravermellas.
En 1977, a profesora Ika Kenichi da Universidade Tecnolóxica de Tokio propuxo por primeira vez o concepto dun láser emisor de superficie de cavidade vertical. Nos primeiros días, principalmente quería obter un láser semicondutor de modo lonxitudinal único con saída estable reducindo a lonxitude da cavidade. Non obstante, debido á curta lonxitude de ganancia unidireccional deste deseño, era un reto obter un láser láser, polo que a primeira investigación de VCSEL prolongouse. Dous anos máis tarde, o profesor Yihe Jianyi realizou con éxito o láser pulsado dos láseres da serie GaInAsP a 77 K mediante a tecnoloxía de epitaxia en fase líquida (o método de epitaxia en fase líquida para precipitar substancias sólidas da solución e depositalas no substrato para xerar capas finas de cristal único. ). En 1988, os VCSEL da serie GaAs foron cultivados mediante a tecnoloxía de deposición de vapor químico orgánico (OCVD) para conseguir un funcionamento continuo a temperatura ambiente. Co desenvolvemento constante da tecnoloxía epitaxial, pódense fabricar estruturas DBR de semicondutores con alta reflectividade, o que acelera significativamente o proceso de investigación de VCSEL. A finais do século XX, despois de que as institucións de investigación probaran diferentes estruturas, o estado principal do VCSEL limitado pola oxidación quedou practicamente establecido. Despois pasou á etapa de madurez, onde o rendemento foi constantemente optimizado e mellorado.
Diagrama en sección de láser de emisión superior limitada de oxidación
A rexión activa é a parte esencial do dispositivo. Debido a que a cavidade VCSEL é moi curta, o medio activo na cavidade necesita proporcionar máis compensación de ganancia para o modo láser.
En primeiro lugar, deben cumprirse tres condicións simultáneamente para xerar un láser:
1) establécese a distribución da inversión da portadora na rexión activa;
2) unha cavidade resonante adecuada permite que a radiación estimulada sexa retroalimentada moitas veces para formar unha oscilación láser; e
3) a inxección de corrente é o suficientemente forte como para facer que a ganancia óptica sexa maior ou igual á suma de varias perdas e cumprir determinadas condicións de limiar de corrente.
As tres condicións primarias corresponden ao concepto de deseño da estrutura do dispositivo VCSEL. A rexión activa de VCSEL usa unha estrutura de pozo cuántico tensa para establecer as bases para realizar a distribución interna de inversión do portador. Ao mesmo tempo, deseñase unha cavidade resonante cunha reflectividade adecuada para que os fotóns emitidos formen oscilacións coherentes. Finalmente, proporciónase suficiente corrente de inxección para permitir que os fotóns superen diversas perdas do propio dispositivo para crear un
Así explicou a VCSEL Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., unha empresa de comunicacións ópticas.