വെർട്ടിക്കൽ കാവിറ്റി സർഫേസ് എമിറ്റിംഗ് ലേസർ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന VCSEL, ഒരുതരം അർദ്ധചാലക ലേസർ ആണ്. നിലവിൽ, മിക്ക VCSEL-കളും GaAs അർദ്ധചാലകങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്, കൂടാതെ എമിഷൻ തരംഗദൈർഘ്യം പ്രധാനമായും ഇൻഫ്രാറെഡ് തരംഗ ബാൻഡിലാണ്.
1977-ൽ, ടോക്കിയോ യൂണിവേഴ്‌സിറ്റി ഓഫ് ടെക്‌നോളജിയിലെ പ്രൊഫസർ ഇക്ക കെനിച്ചിയാണ് ലംബ-കുഴി ഉപരിതല-എമിറ്റിംഗ് ലേസർ എന്ന ആശയം ആദ്യമായി അവതരിപ്പിച്ചത്. ആദ്യകാലങ്ങളിൽ, അറയുടെ നീളം കുറച്ചുകൊണ്ട് സ്ഥിരതയുള്ള ഔട്ട്പുട്ടുള്ള ഒരു രേഖാംശ മോഡ് അർദ്ധചാലക ലേസർ നേടാനാണ് അദ്ദേഹം പ്രധാനമായും ആഗ്രഹിച്ചത്. എന്നിരുന്നാലും, ഈ രൂപകൽപ്പനയുടെ ചെറിയ വൺ-വേ ഗെയിൻ ദൈർഘ്യം കാരണം, ലേസർ ലേസിംഗ് നേടുന്നത് വെല്ലുവിളിയായതിനാൽ VCSEL-ൻ്റെ ആദ്യകാല ഗവേഷണം നീണ്ടുപോയി. രണ്ട് വർഷത്തിന് ശേഷം, പ്രൊഫസർ യിഹെ ജിയാനി, ലിക്വിഡ് ഫേസ് എപ്പിറ്റാക്സി സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് 77 കെയിൽ GaInAsP സീരീസ് ലേസറുകളുടെ പൾസ്ഡ് ലേസിംഗ് വിജയകരമായി തിരിച്ചറിഞ്ഞു (ദ്രവരൂപത്തിലുള്ള എപ്പിറ്റാക്സിയുടെ രീതി, ലായനിയിൽ നിന്ന് ഖര പദാർത്ഥങ്ങളെ അവശിഷ്ടമാക്കുകയും അവയെ അടിവസ്ത്രത്തിൽ നിക്ഷേപിക്കുകയും ചെയ്തു. ). 1988-ൽ, GaAs സീരീസ് VCSEL-കൾ ഊഷ്മാവിൽ തുടർച്ചയായ പ്രവർത്തനം നേടുന്നതിനായി ഓർഗാനിക് കെമിക്കൽ നീരാവി നിക്ഷേപം (OCVD) സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് വളർത്തി. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ നിരന്തരമായ വികസനം കൊണ്ട്, ഉയർന്ന പ്രതിഫലനക്ഷമതയുള്ള അർദ്ധചാലക DBR ഘടനകൾ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് VCSEL ൻ്റെ ഗവേഷണ പ്രക്രിയയെ ഗണ്യമായി വേഗത്തിലാക്കുന്നു. 20-ാം നൂറ്റാണ്ടിൻ്റെ അവസാനത്തിൽ, ഗവേഷണ സ്ഥാപനങ്ങൾ വ്യത്യസ്ത ഘടനകൾ പരീക്ഷിച്ചതിന് ശേഷം, ഓക്സിഡേഷൻ-ലിമിറ്റഡ് VCSEL-ൻ്റെ മുഖ്യധാരാ നില ഏറെക്കുറെ സജ്ജീകരിച്ചു. പിന്നീട് അത് പക്വതയുടെ ഘട്ടത്തിലേക്ക് നീങ്ങി, അവിടെ പ്രകടനം നിരന്തരം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുകയും മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്തു.
ഓക്സിഡേഷൻ ലിമിറ്റഡ് ടോപ്പ് എമിറ്റിംഗ് ലേസറിൻ്റെ വിഭാഗ ഡയഗ്രം
ഉപകരണത്തിൻ്റെ പ്രധാന ഭാഗമാണ് സജീവ മേഖല. വിസിഎസ്ഇഎൽ അറ വളരെ ചെറുതായതിനാൽ, അറയിലെ സജീവ മാധ്യമത്തിന് ലേസിംഗ് മോഡിന് കൂടുതൽ ലാഭം നൽകേണ്ടതുണ്ട്.
ഒന്നാമതായി, ഒരു ലേസർ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് ഒരേസമയം മൂന്ന് വ്യവസ്ഥകൾ പാലിക്കേണ്ടതുണ്ട്:
1) സജീവ മേഖലയിലെ കാരിയർ വിപരീത വിതരണം സ്ഥാപിച്ചു;
2) ലേസർ ആന്ദോളനം രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഉത്തേജിതമായ വികിരണം നിരവധി തവണ തിരികെ നൽകുന്നതിന് അനുയോജ്യമായ അനുരണന അറയിൽ അനുവദിക്കുന്നു; ഒപ്പം
3) ഒപ്റ്റിക്കൽ നേട്ടം വിവിധ നഷ്ടങ്ങളുടെ ആകെത്തുകയേക്കാൾ വലുതോ തുല്യമോ ആക്കാനും നിലവിലുള്ള ചില പരിധി വ്യവസ്ഥകൾ പാലിക്കാനും നിലവിലെ കുത്തിവയ്പ്പ് ശക്തമാണ്.
മൂന്ന് പ്രാഥമിക വ്യവസ്ഥകൾ VCSEL ഉപകരണ ഘടനയുടെ ഡിസൈൻ ആശയവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. ആന്തരിക കാരിയർ ഇൻവേർഷൻ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ സാക്ഷാത്കരിക്കുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാനം സ്ഥാപിക്കുന്നതിന് VCSEL-ൻ്റെ സജീവ മേഖല ഒരു സ്ട്രെയിൻഡ് ക്വാണ്ടം കിണർ ഘടന ഉപയോഗിക്കുന്നു. അതേ സമയം, ഉദ്വമനം ചെയ്യുന്ന ഫോട്ടോണുകൾ യോജിച്ച ആന്ദോളനങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നതിനാണ് ഉചിതമായ പ്രതിഫലനക്ഷമതയുള്ള ഒരു അനുരണന അറ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. അവസാനമായി, ഉപകരണത്തിൻ്റെ വിവിധ നഷ്ടങ്ങളെ മറികടക്കാൻ ഫോട്ടോണുകളെ പ്രാപ്തമാക്കുന്നതിന് മതിയായ ഇഞ്ചക്ഷൻ കറൻ്റ് നൽകുന്നു.
ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ കമ്പനിയായ ഷെൻഷെൻ എച്ച്‌ഡിവി ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് ടെക്‌നോളജി കമ്പനി ലിമിറ്റഡ് VCSEL വിശദീകരിച്ചത് ഇങ്ങനെയാണ്.