VCSEL, som kallas en Vertical Cavity Surface Emitting Laser i sin helhet, är en sorts halvledarlaser. För närvarande är de flesta VCSEL:er baserade på GaAs-halvledare, och emissionsvåglängden är huvudsakligen i det infraröda vågbandet.
1977 föreslog professor Ika Kenichi vid Tokyo University of Technology för första gången konceptet med en laser som utsänder vertikal kavitet. I de tidiga dagarna ville han främst erhålla en halvledarlaser i longitudinellt läge med stabil uteffekt genom att förkorta kavitetslängden. Men på grund av denna designs korta envägsförstärkningslängd var det utmanande att få laserlaser, så den tidiga forskningen av VCSEL förlängdes. Två år senare realiserade professor Yihe Jianyi framgångsrikt pulsad lasring av GaInAsP-seriens lasrar vid 77 K med vätskefasepitaxiteknologi (metoden för vätskefasepitaxi för att fälla ut fasta ämnen från lösningen och deponera dem på substratet för att generera tunna enkristallskikt ). År 1988 odlades VCSELs i GaAs-serien med organisk kemisk ångavsättningsteknik (OCVD) för att uppnå kontinuerlig drift vid rumstemperatur. Med den ständiga utvecklingen av epitaxiell teknologi kan halvledar-DBR-strukturer med hög reflektivitet tillverkas, vilket avsevärt påskyndar forskningsprocessen för VCSEL. I slutet av 1900-talet, efter att forskningsinstitutioner hade prövat olika strukturer, var den vanliga statusen för oxidationsbegränsad VCSEL ganska fastställd. Det gick sedan in i mognadsstadiet, där prestandan ständigt optimerades och förbättrades.
Sektionsdiagram över oxidationsbegränsad toppemitterande laser
Den aktiva regionen är den väsentliga delen av enheten. Eftersom VCSEL-kaviteten är mycket kort behöver det aktiva mediet i kaviteten ge mer förstärkningskompensation för lasringsmoden.
Först och främst måste tre villkor uppfyllas samtidigt för att generera en laser:
1) bärvågsinversionsfördelningen i den aktiva regionen är etablerad;
2) en lämplig resonanshålighet tillåter den stimulerade strålningen att återkopplas många gånger för att bilda en laseroscillation; och
3) ströminsprutningen är tillräckligt stark för att göra den optiska förstärkningen större än eller lika med summan av olika förluster och uppfylla vissa strömtröskelvillkor.
De tre primära villkoren motsvarar designkonceptet för VCSEL-anordningens struktur. Den aktiva regionen av VCSEL använder en ansträngd kvantbrunnsstruktur för att etablera grunden för att realisera den interna bärarinversionsfördelningen. Samtidigt är en resonanshålighet med lämplig reflektivitet utformad för att få de emitterade fotonerna att bilda koherenta svängningar. Slutligen tillhandahålls tillräcklig injektionsström för att fotoner ska kunna övervinna olika förluster av själva enheten för att skapa en bestående
Så här förklarade Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., ett företag för optisk kommunikation, VCSEL.