વર્ટિકલ કેવિટી સરફેસ એમિટીંગ સેમિકન્ડક્ટર લેસર (VCSEL) નો પરિચય

ઊભી પોલાણ સપાટી ઉત્સર્જન પરિચયસેમિકન્ડક્ટર લેસર(VCSEL)
વર્ટિકલ એક્સટર્નલ કેવિટી સરફેસ-એમિટિંગ લેસરોનો વિકાસ 1990ના દાયકાના મધ્યમાં કરવામાં આવ્યો હતો, જેનાથી પરંપરાગત સેમિકન્ડક્ટર લેસરોના વિકાસને અવરોધે છે: મૂળભૂત ટ્રાંસવર્સ મોડમાં ઉચ્ચ બીમ ગુણવત્તા સાથે હાઇ-પાવર લેસર આઉટપુટ કેવી રીતે ઉત્પન્ન કરવું.
વર્ટિકલ એક્સટર્નલ કેવિટી સરફેસ-એમિટિંગ લેસર્સ (વેસેલ્સ), જેને પણ ઓળખવામાં આવે છેસેમિકન્ડક્ટર ડિસ્ક લેસરો(SDL), લેસર પરિવારના પ્રમાણમાં નવા સભ્ય છે. તે સેમિકન્ડક્ટર ગેઇન માધ્યમમાં ક્વોન્ટમ વેલની સામગ્રીની રચના અને જાડાઈને બદલીને ઉત્સર્જન તરંગલંબાઇ ડિઝાઇન કરી શકે છે, અને ઇન્ટ્રાકેવિટી ફ્રીક્વન્સી ડબલિંગ સાથે મળીને અલ્ટ્રાવાયોલેટથી દૂર ઇન્ફ્રારેડ સુધીની વિશાળ તરંગલંબાઇની શ્રેણીને આવરી શકે છે, નીચા વિચલન જાળવી રાખીને ઉચ્ચ પાવર આઉટપુટ પ્રાપ્ત કરી શકે છે. કોણ પરિપત્ર સપ્રમાણ લેસર બીમ. લેસર રેઝોનેટર ગેઇન ચિપની નીચેની ડીબીઆર રચના અને બાહ્ય આઉટપુટ કપલિંગ મિરરથી બનેલું છે. આ અનન્ય બાહ્ય રેઝોનેટર માળખું ફ્રિક્વન્સી ડબલિંગ, ફ્રીક્વન્સી ડિફરન્સ અને મોડ-લૉકિંગ જેવા ઑપરેશન માટે ઑપ્ટિકલ તત્વોને પોલાણમાં દાખલ કરવાની મંજૂરી આપે છે, જે VECSEL ને આદર્શ બનાવે છે.લેસર સ્ત્રોતબાયોફોટોનિક્સ, સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીથી માંડીને એપ્લિકેશન માટે,લેસર દવા, અને લેસર પ્રોજેક્શન.
VC-સપાટી ઉત્સર્જન કરતા સેમિકન્ડક્ટર લેસરનું રેઝોનેટર એ પ્લેન પર લંબરૂપ છે જ્યાં સક્રિય પ્રદેશ સ્થિત છે, અને તેનો આઉટપુટ પ્રકાશ સક્રિય પ્રદેશના પ્લેન પર લંબ છે, જેમ કે આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. VCSEL ના અનન્ય ફાયદા છે, જેમ કે નાના. કદ, ઉચ્ચ આવર્તન, સારી બીમ ગુણવત્તા, મોટી પોલાણ સપાટી નુકસાન થ્રેશોલ્ડ અને પ્રમાણમાં સરળ ઉત્પાદન પ્રક્રિયા. તે લેસર ડિસ્પ્લે, ઓપ્ટિકલ કોમ્યુનિકેશન અને ઓપ્ટિકલ ક્લોકના એપ્લીકેશનમાં ઉત્તમ પ્રદર્શન દર્શાવે છે. જો કે, VCsels વોટ સ્તરથી ઉપરના ઉચ્ચ-પાવર લેસરો મેળવી શકતા નથી, તેથી તેનો ઉપયોગ ઉચ્ચ શક્તિની જરૂરિયાતવાળા ક્ષેત્રોમાં થઈ શકતો નથી.

VCSEL નું લેસર રેઝોનેટર એ ડિસ્ટ્રિબ્યુટેડ બ્રેગ રિફ્લેક્ટર (DBR) થી બનેલું છે જે સક્રિય પ્રદેશની ઉપરની અને નીચેની બંને બાજુઓ પર સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીના મલ્ટિ-લેયર એપિટેક્સિયલ સ્ટ્રક્ચરથી બનેલું છે, જે ખૂબ જ અલગ છે.લેસરEEL માં ક્લીવેજ પ્લેનથી બનેલું રેઝોનેટર. VCSEL ઓપ્ટિકલ રેઝોનેટરની દિશા ચિપ સપાટી પર લંબ છે, લેસર આઉટપુટ પણ ચિપ સપાટી પર લંબરૂપ છે, અને DBR ની બંને બાજુની પરાવર્તકતા EEL સોલ્યુશન પ્લેન કરતા ઘણી વધારે છે.
VCSEL ના લેસર રેઝોનેટરની લંબાઈ સામાન્ય રીતે થોડા માઇક્રોન હોય છે, જે EEL ના મિલીમીટર રિઝોનેટર કરતા ઘણી નાની હોય છે અને પોલાણમાં ઓપ્ટિકલ ફિલ્ડ ઓસિલેશન દ્વારા મેળવેલ એક-માર્ગી લાભ ઓછો હોય છે. જો કે મૂળભૂત ટ્રાંસવર્સ મોડ આઉટપુટ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે, આઉટપુટ પાવર માત્ર કેટલાક મિલીવોટ સુધી પહોંચી શકે છે. VCSEL આઉટપુટ લેસર બીમની ક્રોસ-સેક્શન પ્રોફાઇલ ગોળાકાર છે, અને ડાયવર્જન્સ એંગલ એજ-એમિટિંગ લેસર બીમ કરતા ઘણો નાનો છે. VCSEL ના ઉચ્ચ પાવર આઉટપુટને હાંસલ કરવા માટે, વધુ લાભ આપવા માટે તેજસ્વી પ્રદેશમાં વધારો કરવો જરૂરી છે, અને તેજસ્વી પ્રદેશમાં વધારો થવાથી આઉટપુટ લેસર મલ્ટી-મોડ આઉટપુટ બનશે. તે જ સમયે, મોટા પ્રકાશવાળા પ્રદેશમાં એકસમાન વર્તમાન ઇન્જેક્શન પ્રાપ્ત કરવું મુશ્કેલ છે, અને અસમાન વર્તમાન ઇન્જેક્શન કચરાના ગરમીના સંચયને વધુ તીવ્ર બનાવશે. ટૂંકમાં, VCSEL વાજબી માળખાકીય ડિઝાઇન દ્વારા મૂળભૂત મોડ પરિપત્ર સપ્રમાણ સ્થાનને આઉટપુટ કરી શકે છે, પરંતુ જ્યારે આઉટપુટ સિંગલ મોડ હોય ત્યારે આઉટપુટ પાવર ઓછો હોય છે. તેથી, બહુવિધ VCsels ઘણીવાર આઉટપુટ મોડમાં એકીકૃત થાય છે.