수직 공동 표면 방출 반도체 레이저(VCSEL) 소개

수직 공동 표면 방출 소개반도체 레이저(VCSEL)
수직 외부 공동 표면 방출 레이저는 기존 반도체 레이저의 개발을 괴롭혀온 핵심 문제, 즉 기본 가로 모드에서 높은 빔 품질로 고출력 레이저 출력을 생성하는 방법을 극복하기 위해 1990년대 중반에 개발되었습니다.
수직 외부 공동 표면 방출 레이저(Vecsels)라고도 함반도체 디스크 레이저(SDL)은 레이저 제품군의 비교적 새로운 구성원입니다. 반도체 이득매질 내 양자우물의 물질 조성과 두께를 변화시켜 발광 파장을 설계할 수 있으며, 공동 내 주파수 배가와 결합하면 자외선부터 원적외선까지 넓은 파장 범위를 커버할 수 있어 낮은 발산성을 유지하면서 높은 전력 출력을 달성할 수 있습니다. 각도 원형 대칭 레이저 빔. 레이저 공진기는 이득 칩의 하단 DBR 구조와 외부 출력 커플링 미러로 구성됩니다. 이 고유한 외부 공진기 구조를 통해 주파수 두배화, 주파수 차이 및 모드 잠금과 같은 작업을 위해 광학 요소를 공동에 삽입할 수 있으므로 VECSEL이 이상적입니다.레이저 소스생체 광자학, 분광학,레이저 의학, 레이저 프로젝션.
VC 표면 방출 반도체 레이저의 공진기는 그림과 같이 활성 영역이 위치한 평면에 수직이며 출력 광은 활성 영역의 평면에 수직입니다.VCSEL은 작은 것과 같은 독특한 장점을 가지고 있습니다. 크기, 고주파수, 우수한 빔 품질, 큰 캐비티 표면 손상 임계값 및 상대적으로 간단한 생산 공정. 레이저 디스플레이, 광통신, 광시계 등의 응용 분야에서 탁월한 성능을 발휘합니다. 그러나 VCel은 와트 수준 이상의 고출력 레이저를 얻을 수 없으므로 높은 전력 요구 사항이 있는 분야에서는 사용할 수 없습니다.

VCSEL의 레이저 공진기는 활성 영역의 상부와 하부 모두에 반도체 물질의 다층 에피택셜 구조로 구성된 분산 브래그 반사기(DBR)로 구성되어 있는데, 이는 기존의 분산 브래그 반사경(DBR)과 매우 다릅니다.원자 램프EEL의 벽개면으로 구성된 공진기. VCSEL 광학 공진기의 방향은 칩 표면에 수직이고 레이저 출력도 칩 표면에 수직이며 DBR 양면의 반사율은 EEL 솔루션 평면의 반사율보다 훨씬 높습니다.
VCSEL의 레이저 공진기의 길이는 일반적으로 수 미크론으로 EEL의 밀리미터 공진기의 길이보다 훨씬 작으며 공동 내 광학장 진동에 의해 얻은 단방향 이득은 낮습니다. 기본 가로 모드 출력은 달성할 수 있지만 출력 전력은 수 밀리와트에 불과합니다. VCSEL 출력 레이저 빔의 단면 프로파일은 원형이며 발산 각도는 가장자리 방출 레이저 빔의 단면 프로파일보다 훨씬 작습니다. VCSEL의 고출력을 달성하려면 더 많은 이득을 제공하기 위해 발광 영역을 늘려야 하며, 발광 영역의 증가로 인해 출력 레이저가 다중 모드 출력이 됩니다. 동시에 넓은 발광 영역에서 균일한 전류 주입을 달성하기 어렵고 불균등한 전류 주입으로 인해 폐열 축적이 악화됩니다. 즉, VCSEL은 합리적인 구조 설계를 통해 기본 모드 원형 대칭 스폿을 출력할 수 있지만 출력이 단일 모드일 때 출력 전력은 낮습니다. 따라서 여러 VCsel이 출력 모드에 통합되는 경우가 많습니다.