수직 공동 표면 방출 반도체 레이저(VCSEL) 소개

수직 공동 표면 방출 소개반도체 레이저(VCSEL)
수직 외부 공동 표면 방출 레이저는 1990년대 중반에 기존 반도체 레이저 개발에 어려움을 겪던 핵심 문제, 즉 기본 횡 모드에서 높은 빔 품질을 갖춘 고출력 레이저 출력을 생성하는 방법을 극복하기 위해 개발되었습니다.
수직 외부 공동 표면 방출 레이저(Vecsels)는반도체 디스크 레이저(SDL)은 레이저 계열에서 비교적 새로운 기술입니다. 반도체 이득 매질의 양자 우물의 재료 조성과 두께를 변경하여 방출 파장을 설계할 수 있으며, 공동 내 주파수 배가와 결합하여 자외선부터 원적외선까지 넓은 파장 범위를 커버할 수 있어, 낮은 발산각을 유지하면서도 원형 대칭 레이저 빔의 높은 출력을 달성합니다. 레이저 공진기는 이득 칩의 하단 DBR 구조와 외부 출력 커플링 미러로 구성됩니다. 이 독특한 외부 공진기 구조는 주파수 배가, 주파수 차이, 모드 잠금과 같은 작업을 위해 광학 소자를 공동 내에 삽입할 수 있도록 하여 VECSEL을 이상적인 장비로 만듭니다.레이저 소스생체광자학, 분광학에 이르는 다양한 응용 분야에 적용 가능레이저 의학, 그리고 레이저 프로젝션.
VC 표면 발광 반도체 레이저의 공진기는 활성 영역이 위치한 평면에 수직이며, 출력광은 그림과 같이 활성 영역 평면에 수직입니다. VCSEL은 작은 크기, 높은 주파수, 우수한 빔 품질, 높은 공진기 표면 손상 임계값, 그리고 비교적 간단한 생산 공정과 같은 고유한 장점을 가지고 있습니다. 레이저 디스플레이, 광통신, 광시계 응용 분야에서 탁월한 성능을 보여줍니다. 그러나 VCsel은 와트(W) 수준 이상의 고출력 레이저를 얻을 수 없기 때문에 고출력이 필요한 분야에는 사용할 수 없습니다.

VCSEL의 레이저 공진기는 활성 영역의 상하 양면에 반도체 소재의 다층 에피택셜 구조로 구성된 분포 브래그 반사기(DBR)로 구성되어 있어 기존의 레이저 공진기와는 매우 다릅니다.원자 램프EEL의 쪼개짐 평면으로 구성된 공진기. VCSEL 광 공진기의 방향은 칩 표면에 수직이며, 레이저 출력 또한 칩 표면에 수직이고, DBR 양면의 반사율은 EEL 용액 평면보다 훨씬 높습니다.
VCSEL의 레이저 공진기 길이는 일반적으로 수 미크론으로, EEL의 밀리미터 공진기보다 훨씬 짧으며, 공동 내 광장 진동에 의해 얻어지는 단방향 이득이 낮습니다. 기본적인 횡모드 출력은 얻을 수 있지만, 출력 전력은 수 밀리와트에 불과합니다. VCSEL 출력 레이저 빔의 단면 형상은 원형이며, 발산각은 에지 방출 레이저 빔보다 훨씬 작습니다. VCSEL의 고출력 출력을 달성하려면 더 큰 이득을 제공하기 위해 발광 영역을 늘려야 하며, 발광 영역이 증가하면 출력 레이저가 다중 모드 출력이 됩니다. 동시에 넓은 발광 영역에서 균일한 전류 주입을 달성하기 어렵고, 불균일한 전류 주입은 폐열 축적을 심화시킬 것입니다. 간단히 말해, VCSEL은 합리적인 구조 설계를 통해 기본 모드 원형 대칭 스팟을 출력할 수 있지만 출력이 단일 모드일 때 출력 전력이 낮습니다. 따라서 여러 개의 VCsel을 출력 모드에 통합하는 경우가 많습니다.