VCSEL, செங்குத்து குழி மேற்பரப்பு உமிழும் லேசர் என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது ஒரு வகையான குறைக்கடத்தி லேசர் ஆகும். தற்போது, பெரும்பாலான VCSELகள் GaAs குறைக்கடத்திகளை அடிப்படையாகக் கொண்டவை, மேலும் உமிழ்வு அலைநீளம் முக்கியமாக அகச்சிவப்பு அலை அலைவரிசையில் உள்ளது.
1977 ஆம் ஆண்டில், டோக்கியோ தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகத்தின் பேராசிரியர் இகா கெனிச்சி முதலில் செங்குத்து-குழி மேற்பரப்பு-உமிழும் லேசர் என்ற கருத்தை முன்மொழிந்தார். ஆரம்ப நாட்களில், குழி நீளத்தைக் குறைப்பதன் மூலம் நிலையான வெளியீட்டைக் கொண்ட ஒற்றை நீளமான முறையில் குறைக்கடத்தி லேசரைப் பெற அவர் முக்கியமாக விரும்பினார். இருப்பினும், இந்த வடிவமைப்பின் குறுகிய ஒருவழி ஆதாய நீளம் காரணமாக, லேசர் லேசிங்கைப் பெறுவது சவாலானது, எனவே VCSEL இன் ஆரம்பகால ஆராய்ச்சி நீடித்தது. இரண்டு ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, பேராசிரியர் Yihe Jianyi 77 K இல் GaInAsP தொடர் லேசர்களின் துடிப்பு லேசரை 77 K இல் திரவ நிலை எபிடாக்ஸி தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி வெற்றிகரமாக உணர்ந்தார் (திரவ-கட்ட எபிடாக்ஸியின் முறையானது கரைசலில் இருந்து திடப் பொருட்களைத் துரிதப்படுத்தி அவற்றை அடி மூலக்கூறில் வைப்பதன் மூலம் ஒற்றை-படிக மெல்லிய அடுக்குகளை உருவாக்குகிறது. ) 1988 ஆம் ஆண்டில், GaAs தொடர் VCSELகள் அறை வெப்பநிலையில் தொடர்ச்சியான செயல்பாட்டை அடைய கரிம இரசாயன நீராவி படிவு (OCVD) தொழில்நுட்பத்தால் வளர்க்கப்பட்டன. எபிடாக்சியல் தொழில்நுட்பத்தின் நிலையான வளர்ச்சியுடன், அதிக பிரதிபலிப்புத்தன்மையுடன் குறைக்கடத்தி DBR கட்டமைப்புகள் தயாரிக்கப்படலாம், இது VCSEL இன் ஆராய்ச்சி செயல்முறையை கணிசமாக துரிதப்படுத்துகிறது. 20 ஆம் நூற்றாண்டின் இறுதியில், ஆராய்ச்சி நிறுவனங்கள் வெவ்வேறு கட்டமைப்புகளை முயற்சித்த பிறகு, ஆக்சிஜனேற்றம்-வரையறுக்கப்பட்ட VCSEL இன் முக்கிய நிலை மிகவும் அதிகமாக அமைக்கப்பட்டது. பின்னர் அது முதிர்ச்சியின் நிலைக்கு நகர்ந்தது, அங்கு செயல்திறன் தொடர்ந்து மேம்படுத்தப்பட்டு மேம்படுத்தப்பட்டது.
ஆக்சிஜனேற்றம் வரையறுக்கப்பட்ட மேல் உமிழும் லேசரின் பிரிவு வரைபடம்
செயலில் உள்ள பகுதி சாதனத்தின் இன்றியமையாத பகுதியாகும். VCSEL குழி மிகவும் குறுகியதாக இருப்பதால், குழியில் உள்ள செயலில் உள்ள ஊடகம் லேசிங் பயன்முறைக்கு அதிக ஆதாய இழப்பீட்டை வழங்க வேண்டும்.
முதலில், லேசரை உருவாக்க ஒரே நேரத்தில் மூன்று நிபந்தனைகளை பூர்த்தி செய்ய வேண்டும்:
1) செயலில் உள்ள பகுதியில் கேரியர் தலைகீழ் விநியோகம் நிறுவப்பட்டது;
2) ஒரு பொருத்தமான ஒத்ததிர்வு குழி தூண்டப்பட்ட கதிர்வீச்சை பல முறை மீண்டும் ஊட்டி லேசர் அலைவுகளை உருவாக்க அனுமதிக்கிறது; மற்றும்
3) தற்போதைய ஊசியானது ஆப்டிகல் ஆதாயத்தை பல்வேறு இழப்புகளின் கூட்டுத்தொகையை விட அதிகமாகவோ அல்லது அதற்கு சமமாகவோ செய்யும் அளவுக்கு வலிமையானது மற்றும் சில தற்போதைய வரம்பு நிலைகளை சந்திக்கிறது.
மூன்று முதன்மை நிபந்தனைகள் VCSEL சாதன கட்டமைப்பின் வடிவமைப்பு கருத்துக்கு ஒத்திருக்கிறது. VCSEL இன் செயலில் உள்ள பகுதியானது, உள் கேரியர் தலைகீழ் விநியோகத்தை உணர்ந்து கொள்வதற்கான அடிப்படையை நிறுவ ஒரு வடிகட்டிய குவாண்டம் கிணறு கட்டமைப்பைப் பயன்படுத்துகிறது. அதே நேரத்தில், உமிழப்படும் ஃபோட்டான்கள் ஒத்திசைவான அலைவுகளை உருவாக்கும் வகையில் பொருத்தமான பிரதிபலிப்புத்தன்மையுடன் கூடிய அதிர்வு குழி வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இறுதியாக, ஃபோட்டான்கள் சாதனத்தின் பல்வேறு இழப்புகளைச் சமாளித்து நீடித்து நிலைத்து நிற்கும் வகையில் போதுமான ஊசி மின்னோட்டம் வழங்கப்படுகிறது.
ஆப்டிகல் கம்யூனிகேஷன் நிறுவனமான Shenzhen HDV Optoelectronic Technology Co., Ltd., VCSELஐ இவ்வாறு விளக்கியது.