व्हीसीएसईएल, ज्याला पूर्णतः व्हर्टिकल कॅव्हिटी पृष्ठभाग उत्सर्जक लेसर म्हणतात, हा एक प्रकारचा सेमीकंडक्टर लेसर आहे. सध्या, बहुतेक VCSELs GaAs अर्धसंवाहकांवर आधारित आहेत आणि उत्सर्जन तरंगलांबी मुख्यतः इन्फ्रारेड वेव्ह बँडमध्ये आहे.
1977 मध्ये, टोकियो युनिव्हर्सिटी ऑफ टेक्नॉलॉजीच्या प्रोफेसर इका केनिची यांनी प्रथम उभ्या-पोकळीच्या पृष्ठभागावर उत्सर्जक लेसरची संकल्पना मांडली. सुरुवातीच्या काळात, त्याला मुख्यतः पोकळीची लांबी कमी करून स्थिर आउटपुटसह सिंगल रेखांशाचा मोड अर्धसंवाहक लेसर मिळवायचा होता. तथापि, या डिझाइनच्या लहान वन-वे गेन लांबीमुळे, लेसर लेसिंग मिळवणे आव्हानात्मक होते, त्यामुळे VCSEL चे सुरुवातीचे संशोधन लांबले होते. दोन वर्षांनंतर, प्रोफेसर यिहे जियानी यांनी लिक्विड फेज एपिटॅक्सी तंत्रज्ञानाचा वापर करून GaInAsP मालिका लेसरचे 77 K वर स्पंदित लेसिंग यशस्वीरित्या लक्षात घेतले (द्रावणातून घन पदार्थ काढून टाकण्यासाठी द्रव-फेज एपिटॅक्सीची पद्धत आणि एकल-क्रिस्टल स्तर तयार करण्यासाठी सब्सट्रेटवर जमा करणे. ). 1988 मध्ये, GaAs मालिका VCSELs खोलीच्या तपमानावर सतत कार्य करण्यासाठी सेंद्रिय रासायनिक वाष्प निक्षेप (OCVD) तंत्रज्ञानाद्वारे उगवले गेले. एपिटॅक्सियल तंत्रज्ञानाच्या सतत विकासासह, उच्च परावर्तकता असलेल्या सेमीकंडक्टर डीबीआर संरचना तयार केल्या जाऊ शकतात, ज्यामुळे व्हीसीएसईएलच्या संशोधन प्रक्रियेला लक्षणीय गती मिळते. 20 व्या शतकाच्या शेवटी, संशोधन संस्थांनी विविध संरचना वापरून पाहिल्यानंतर, ऑक्सिडेशन-मर्यादित व्हीसीएसईएलची मुख्य प्रवाहाची स्थिती खूपच सेट झाली होती. ते नंतर परिपक्वतेच्या टप्प्यात गेले, जिथे कार्यप्रदर्शन सतत ऑप्टिमाइझ केले गेले आणि सुधारले गेले.
ऑक्सिडेशन लिमिटेड टॉप एमिटिंग लेसरचे विभागीय आकृती
सक्रिय प्रदेश हा उपकरणाचा आवश्यक भाग आहे. VCSEL पोकळी खूप लहान असल्यामुळे, पोकळीतील सक्रिय माध्यमाला लेसिंग मोडसाठी अधिक लाभ भरपाई प्रदान करणे आवश्यक आहे.
सर्व प्रथम, लेसर तयार करण्यासाठी तीन अटी एकाच वेळी पूर्ण केल्या पाहिजेत:
1) सक्रिय प्रदेशात वाहक उलथापालथ वितरण स्थापित केले आहे;
2) एक योग्य रेझोनंट पोकळी उत्तेजित रेडिएशनला लेसर दोलन तयार करण्यासाठी अनेक वेळा परत दिले जाऊ शकते; आणि
3) वर्तमान इंजेक्शन इतके मजबूत आहे की ऑप्टिकल नफा विविध नुकसानांच्या बेरीजपेक्षा जास्त किंवा समान करण्यासाठी आणि विशिष्ट वर्तमान थ्रेशोल्ड अटी पूर्ण करण्यासाठी.
तीन प्राथमिक अटी VCSEL डिव्हाइस स्ट्रक्चरच्या डिझाइन संकल्पनेशी संबंधित आहेत. VCSEL चा सक्रिय प्रदेश अंतर्गत वाहक व्युत्क्रम वितरणाचा पाया स्थापित करण्यासाठी ताणलेल्या क्वांटम वेल स्ट्रक्चरचा वापर करतो. त्याच वेळी, उत्सर्जित फोटॉन्स सुसंगत दोलन तयार करण्यासाठी योग्य परावर्तकतेसह अनुनाद पोकळी तयार केली जाते. शेवटी, पुरेसा इंजेक्शन करंट पुरविला जातो ज्यामुळे फोटॉनला उपकरणाचे विविध नुकसान भरून काढता येते.
अशाप्रकारे शेन्झेन एचडीव्ही ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक टेक्नॉलॉजी कं, लिमिटेड, ऑप्टिकल कम्युनिकेशन कंपनीने VCSEL चे स्पष्टीकरण दिले.