VCSEL, పూర్తిగా నిలువు కుహరం ఉపరితల ఉద్గార లేజర్ అని పిలుస్తారు, ఇది ఒక రకమైన సెమీకండక్టర్ లేజర్. ప్రస్తుతం, చాలా VCSELలు GaAs సెమీకండక్టర్లపై ఆధారపడి ఉన్నాయి మరియు ఉద్గార తరంగదైర్ఘ్యం ప్రధానంగా ఇన్‌ఫ్రారెడ్ వేవ్ బ్యాండ్‌లో ఉంది.
1977లో, టోక్యో యూనివర్శిటీ ఆఫ్ టెక్నాలజీకి చెందిన ప్రొఫెసర్ ఇకా కెనిచి మొదట నిలువు-కుహరం ఉపరితల-ఉద్గార లేజర్ భావనను ప్రతిపాదించారు. ప్రారంభ రోజులలో, అతను ప్రధానంగా కుహరం పొడవును తగ్గించడం ద్వారా స్థిరమైన అవుట్‌పుట్‌తో ఒకే రేఖాంశ మోడ్ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ను పొందాలనుకున్నాడు. అయితే, ఈ డిజైన్ యొక్క చిన్న వన్-వే గెయిన్ లెంగ్త్ కారణంగా, లేజర్ లేసింగ్‌ను పొందడం సవాలుగా ఉంది, కాబట్టి VCSEL యొక్క ప్రారంభ పరిశోధన సుదీర్ఘంగా సాగింది. రెండు సంవత్సరాల తరువాత, ప్రొఫెసర్ యిహే జియానీ లిక్విడ్ ఫేజ్ ఎపిటాక్సీ టెక్నాలజీని ఉపయోగించి 77 K వద్ద GaInAsP సిరీస్ లేజర్‌ల పల్సెడ్ లేసింగ్‌ను విజయవంతంగా గ్రహించారు (ద్రవ-దశ ఎపిటాక్సీ పద్ధతి ద్రావణం నుండి ఘన పదార్థాలను అవక్షేపించడం మరియు సింగిల్-స్ఫటిక సన్నని పొరలను ఉత్పత్తి చేయడానికి వాటిని ఉపరితలంపై జమ చేయడం. ) 1988లో, GaAs శ్రేణి VCSELలు సేంద్రీయ రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (OCVD) సాంకేతికత ద్వారా గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద నిరంతర ఆపరేషన్‌ను సాధించడానికి పెంచబడ్డాయి. ఎపిటాక్సియల్ టెక్నాలజీ యొక్క స్థిరమైన అభివృద్ధితో, అధిక పరావర్తనతో సెమీకండక్టర్ DBR నిర్మాణాలను తయారు చేయవచ్చు, ఇది VCSEL యొక్క పరిశోధన ప్రక్రియను గణనీయంగా వేగవంతం చేస్తుంది. 20వ శతాబ్దం చివరిలో, పరిశోధనా సంస్థలు వివిధ నిర్మాణాలను ప్రయత్నించిన తర్వాత, ఆక్సీకరణ-పరిమిత VCSEL యొక్క ప్రధాన స్రవంతి స్థితి చాలా వరకు సెట్ చేయబడింది. ఇది పరిపక్వత దశకు చేరుకుంది, ఇక్కడ పనితీరు నిరంతరం ఆప్టిమైజ్ చేయబడింది మరియు మెరుగుపరచబడుతుంది.
ఆక్సీకరణ పరిమిత టాప్ ఎమిటింగ్ లేజర్ యొక్క సెక్షనల్ రేఖాచిత్రం
సక్రియ ప్రాంతం పరికరం యొక్క ముఖ్యమైన భాగం. VCSEL కుహరం చాలా తక్కువగా ఉన్నందున, కుహరంలోని క్రియాశీల మాధ్యమం లేసింగ్ మోడ్‌కు మరింత లాభ పరిహారాన్ని అందించాలి.
అన్నింటిలో మొదటిది, లేజర్‌ను రూపొందించడానికి ఏకకాలంలో మూడు షరతులను తీర్చాలి:
1) క్రియాశీల ప్రాంతంలో క్యారియర్ విలోమ పంపిణీ స్థాపించబడింది;
2) తగిన ప్రతిధ్వని కుహరం లేజర్ డోలనం ఏర్పడటానికి ప్రేరేపించబడిన రేడియేషన్‌ను చాలాసార్లు తిరిగి ఇవ్వడానికి అనుమతిస్తుంది; మరియు
3) ప్రస్తుత ఇంజెక్షన్ ఆప్టికల్ లాభాన్ని వివిధ నష్టాల మొత్తం కంటే ఎక్కువ లేదా సమానంగా చేయడానికి మరియు నిర్దిష్ట ప్రస్తుత థ్రెషోల్డ్ పరిస్థితులను తీర్చడానికి తగినంత బలంగా ఉంది.
మూడు ప్రాథమిక పరిస్థితులు VCSEL పరికర నిర్మాణం యొక్క రూపకల్పన భావనకు అనుగుణంగా ఉంటాయి. VCSEL యొక్క క్రియాశీల ప్రాంతం అంతర్గత క్యారియర్ విలోమ పంపిణీని గ్రహించడానికి ఆధారాన్ని ఏర్పరచడానికి స్ట్రెయిన్డ్ క్వాంటం వెల్ నిర్మాణాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. అదే సమయంలో, విడుదలైన ఫోటాన్‌లు పొందికైన డోలనాలను ఏర్పరచడానికి తగిన ప్రతిబింబంతో ప్రతిధ్వనించే కుహరం రూపొందించబడింది. చివరగా, పరికరం యొక్క వివిధ నష్టాలను అధిగమించడానికి ఫోటాన్‌లను ఎనేబుల్ చేయడానికి తగినంత ఇంజెక్షన్ కరెంట్ అందించబడుతుంది.
ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ కంపెనీ అయిన షెన్‌జెన్ HDV ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ టెక్నాలజీ కో., లిమిటెడ్ VCSELని ఈ విధంగా వివరించింది.