垂直キャビティ表面の紹介半導体レーザー（VCSEL）

垂直キャビティ表面放射の紹介半導体レーザー（vcsel）
1990年代半ばに垂直外キャビティ表面発光レーザーは、従来の半導体レーザーの開発を悩ませた重要な問題を克服するために開発されました。基本的な横断モードで高いビーム品質の高出力レーザー出力を生成する方法。
垂直外キャビティ表面発光レーザー（ベクセル）、とも呼ばれます半導体ディスクレーザー（SDL）、レーザーファミリーの比較的新しいメンバーです。半導体ゲイン培地の量子ウェルの材料組成と厚さを変化させることにより、放射波長を設計できます。また、極度の周波数倍率と組み合わせることで、紫外線から遠赤外線までの広い波長範囲をカバーし、低発散角の円形対称レーザービームを維持しながら高出力を達成します。レーザー共振器は、ゲインチップの底部DBR構造と外部出力カップリングミラーで構成されています。このユニークな外部共振器構造により、光学要素を頻度の倍増、周波数の差、モードロックなどの操作のために空洞に挿入できるため、Vecselは理想になります。レーザーソースバイオフォトニクス、分光法からのアプリケーション、レーザー医学、およびレーザー投影。
VC表面放射性半導体レーザーの共振器は、アクティブ領域が位置する平面に垂直であり、その出力光は図に示すように、アクティブ領域の平面に対して垂直です。レーザーディスプレイ、光学通信、光学クロックのアプリケーションで優れた性能を示します。ただし、VCSELはワットレベルを超える高出力レーザーを取得できないため、電力要件が高いフィールドでは使用できません。

VCSELのレーザー共振器は、活性領域の上部と下側の両方の半導体材料の多層エピタキシャル構造で構成される分布ブラッグリフレクター（DBR）で構成されています。レーザウナギの切断面で構成される共振器。 VCSEL光共振器の方向はチップ表面に垂直であり、レーザー出力もチップ表面に垂直であり、DBRの両側の反射率はEEL溶液平面の反射率よりもはるかに高くなっています。
VCSELのレーザー共振器の長さは一般に数ミクロンであり、ウナギのミリメートル共振器の長さよりもはるかに小さく、空洞の光学電界振動によって得られる一方向ゲインは低いです。基本的な横方向モード出力を達成できますが、出力電力は数ミリワットにしか到達できません。 VCSEL出力レーザービームの断面プロファイルは円形であり、発散角はエッジエミットレーザービームのそれよりもはるかに小さいです。 VCSELの高出力を達成するには、より多くのゲインを提供するために発光領域を増やす必要があり、照明領域の増加により、出力レーザーがマルチモード出力になります。同時に、大きな発光領域で均一な電流注入を達成することは困難であり、不均一な電流注入は廃熱の蓄積を悪化させます。要するに、VCSELは合理的な構造設計を介して基本モードの循環対称スポットを出力できますが、出力が単一モードである場合、出力は低いです。