VCSEL, ਜਿਸਨੂੰ ਪੂਰਨ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਵਰਟੀਕਲ ਕੈਵਿਟੀ ਸਰਫੇਸ ਐਮੀਟਿੰਗ ਲੇਜ਼ਰ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਇੱਕ ਕਿਸਮ ਦਾ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਲੇਜ਼ਰ ਹੈ। ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ, ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ VCSELs GaAs ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰਾਂ 'ਤੇ ਅਧਾਰਤ ਹਨ, ਅਤੇ ਨਿਕਾਸ ਵੇਵ-ਲੰਬਾਈ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਇਨਫਰਾਰੈੱਡ ਵੇਵ ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਹੈ।
1977 ਵਿੱਚ, ਟੋਕੀਓ ਯੂਨੀਵਰਸਿਟੀ ਆਫ ਟੈਕਨਾਲੋਜੀ ਦੇ ਪ੍ਰੋਫੈਸਰ ਆਈਕਾ ਕੇਨਿਚੀ ਨੇ ਸਭ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਇੱਕ ਲੰਬਕਾਰੀ-ਕੈਵਿਟੀ ਸਤਹ-ਉਕਤ ਲੇਜ਼ਰ ਦੀ ਧਾਰਨਾ ਦਾ ਪ੍ਰਸਤਾਵ ਕੀਤਾ। ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਦਿਨਾਂ ਵਿੱਚ, ਉਹ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਕੈਵਿਟੀ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਨੂੰ ਛੋਟਾ ਕਰਕੇ ਸਥਿਰ ਆਉਟਪੁੱਟ ਦੇ ਨਾਲ ਇੱਕ ਸਿੰਗਲ ਲੰਬਕਾਰੀ ਮੋਡ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਲੇਜ਼ਰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨਾ ਚਾਹੁੰਦਾ ਸੀ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਇਸ ਡਿਜ਼ਾਇਨ ਦੀ ਛੋਟੀ ਵਨ-ਵੇਅ ਲਾਭ ਲੰਬਾਈ ਦੇ ਕਾਰਨ, ਲੇਜ਼ਰ ਲੇਸਿੰਗ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨਾ ਚੁਣੌਤੀਪੂਰਨ ਸੀ, ਇਸਲਈ VCSEL ਦੀ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਖੋਜ ਲੰਮੀ ਸੀ। ਦੋ ਸਾਲ ਬਾਅਦ, ਪ੍ਰੋਫ਼ੈਸਰ ਯੀਹੇ ਜਿਆਨੀ ਨੇ ਤਰਲ ਪੜਾਅ ਐਪੀਟੈਕਸੀ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ 77 K 'ਤੇ GaInAsP ਲੜੀ ਦੇ ਲੇਜ਼ਰਾਂ ਦੀ ਪਲਸਡ ਲੇਸਿੰਗ ਨੂੰ ਸਫਲਤਾਪੂਰਵਕ ਮਹਿਸੂਸ ਕੀਤਾ (ਘੋਲ ਵਿੱਚੋਂ ਠੋਸ ਪਦਾਰਥਾਂ ਨੂੰ ਕੱਢਣ ਅਤੇ ਸਿੰਗਲ-ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਪਰਤ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਸਬਸਟਰੇਟ 'ਤੇ ਜਮ੍ਹਾਂ ਕਰਨ ਲਈ ਤਰਲ-ਪੜਾਅ ਐਪੀਟੈਕਸੀ ਦੀ ਵਿਧੀ। ). 1988 ਵਿੱਚ, GaAs ਸੀਰੀਜ਼ VCSELs ਨੂੰ ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਨਿਰੰਤਰ ਕਾਰਜਸ਼ੀਲਤਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ ਜੈਵਿਕ ਰਸਾਇਣਕ ਭਾਫ਼ ਜਮ੍ਹਾ (OCVD) ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਦੁਆਰਾ ਉਗਾਇਆ ਗਿਆ ਸੀ। ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਦੇ ਨਿਰੰਤਰ ਵਿਕਾਸ ਦੇ ਨਾਲ, ਉੱਚ ਪ੍ਰਤੀਬਿੰਬਤਾ ਵਾਲੇ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਡੀਬੀਆਰ ਢਾਂਚੇ ਦਾ ਨਿਰਮਾਣ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਜੋ VCSEL ਦੀ ਖੋਜ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਤੌਰ 'ਤੇ ਤੇਜ਼ ਕਰਦਾ ਹੈ। 20ਵੀਂ ਸਦੀ ਦੇ ਅੰਤ ਵਿੱਚ, ਖੋਜ ਸੰਸਥਾਵਾਂ ਦੁਆਰਾ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਢਾਂਚੇ ਨੂੰ ਅਜ਼ਮਾਉਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਆਕਸੀਕਰਨ-ਸੀਮਤ VCSEL ਦੀ ਮੁੱਖ ਧਾਰਾ ਦੀ ਸਥਿਤੀ ਕਾਫ਼ੀ ਹੱਦ ਤੱਕ ਤੈਅ ਹੋ ਗਈ ਸੀ। ਇਹ ਫਿਰ ਪਰਿਪੱਕਤਾ ਦੇ ਪੜਾਅ ਵਿੱਚ ਚਲਾ ਗਿਆ, ਜਿੱਥੇ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਨੂੰ ਲਗਾਤਾਰ ਅਨੁਕੂਲ ਬਣਾਇਆ ਗਿਆ ਅਤੇ ਸੁਧਾਰਿਆ ਗਿਆ।
ਆਕਸੀਕਰਨ ਸੀਮਿਤ ਚੋਟੀ ਦੇ ਐਮੀਟਿੰਗ ਲੇਜ਼ਰ ਦਾ ਵਿਭਾਗੀ ਚਿੱਤਰ
ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਖੇਤਰ ਡਿਵਾਈਸ ਦਾ ਜ਼ਰੂਰੀ ਹਿੱਸਾ ਹੈ। ਕਿਉਂਕਿ VCSEL ਕੈਵਿਟੀ ਬਹੁਤ ਛੋਟੀ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਕੈਵਿਟੀ ਵਿੱਚ ਸਰਗਰਮ ਮਾਧਿਅਮ ਨੂੰ ਲੇਸਿੰਗ ਮੋਡ ਲਈ ਵਧੇਰੇ ਲਾਭ ਮੁਆਵਜ਼ਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
ਸਭ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ, ਲੇਜ਼ਰ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਤਿੰਨ ਸ਼ਰਤਾਂ ਇੱਕੋ ਸਮੇਂ ਪੂਰੀਆਂ ਹੋਣੀਆਂ ਚਾਹੀਦੀਆਂ ਹਨ:
1) ਸਰਗਰਮ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਕੈਰੀਅਰ ਉਲਟ ਵੰਡ ਦੀ ਸਥਾਪਨਾ ਕੀਤੀ ਗਈ ਹੈ;
2) ਇੱਕ ਢੁਕਵੀਂ ਰੈਜ਼ੋਨੈਂਟ ਕੈਵਿਟੀ ਲੇਜ਼ਰ ਓਸਿਲੇਸ਼ਨ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਉਤੇਜਿਤ ਰੇਡੀਏਸ਼ਨ ਨੂੰ ਕਈ ਵਾਰ ਫੀਡ ਕਰਨ ਦੀ ਇਜਾਜ਼ਤ ਦਿੰਦੀ ਹੈ; ਅਤੇ
3) ਮੌਜੂਦਾ ਟੀਕਾ ਆਪਟੀਕਲ ਲਾਭ ਨੂੰ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਨੁਕਸਾਨਾਂ ਦੇ ਜੋੜ ਤੋਂ ਵੱਧ ਜਾਂ ਬਰਾਬਰ ਬਣਾਉਣ ਅਤੇ ਕੁਝ ਮੌਜੂਦਾ ਥ੍ਰੈਸ਼ਹੋਲਡ ਸ਼ਰਤਾਂ ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਕਰਨ ਲਈ ਕਾਫ਼ੀ ਮਜ਼ਬੂਤ ਹੈ।
ਤਿੰਨ ਪ੍ਰਾਇਮਰੀ ਸ਼ਰਤਾਂ VCSEL ਡਿਵਾਈਸ ਢਾਂਚੇ ਦੇ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਸੰਕਲਪ ਨਾਲ ਮੇਲ ਖਾਂਦੀਆਂ ਹਨ। VCSEL ਦਾ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਖੇਤਰ ਅੰਦਰੂਨੀ ਕੈਰੀਅਰ ਇਨਵਰਜ਼ਨ ਡਿਸਟ੍ਰੀਬਿਊਸ਼ਨ ਨੂੰ ਮਹਿਸੂਸ ਕਰਨ ਲਈ ਅਧਾਰ ਸਥਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਤਣਾਅਪੂਰਨ ਕੁਆਂਟਮ ਵੇਲ ਢਾਂਚੇ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਦੇ ਨਾਲ ਹੀ, ਉਚਿਤ ਰਿਫਲੈਕਟੀਵਿਟੀ ਵਾਲੀ ਇੱਕ ਗੂੰਜਦੀ ਖੋੜ ਨੂੰ ਉਤਸਰਜਿਤ ਫੋਟੌਨਾਂ ਨੂੰ ਇਕਸਾਰ ਓਸੀਲੇਸ਼ਨ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਤਿਆਰ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। ਅੰਤ ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ਸਥਾਈ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਡਿਵਾਈਸ ਦੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਨੁਕਸਾਨਾਂ ਨੂੰ ਦੂਰ ਕਰਨ ਲਈ ਫੋਟੌਨ ਨੂੰ ਸਮਰੱਥ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਕਾਫ਼ੀ ਇੰਜੈਕਸ਼ਨ ਕਰੰਟ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ
ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਸ਼ੇਨਜ਼ੇਨ HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., ਇੱਕ ਆਪਟੀਕਲ ਸੰਚਾਰ ਕੰਪਨੀ, ਨੇ VCSEL ਦੀ ਵਿਆਖਿਆ ਕੀਤੀ।