செங்குத்து குழி மேற்பரப்பு உமிழும் குறைக்கடத்தி லேசர் (VCSEL) அறிமுகம்

செங்குத்து குழி மேற்பரப்பு உமிழ்வு அறிமுகம்குறைக்கடத்தி லேசர்(விசிஎஸ்இஎல்)
பாரம்பரிய குறைக்கடத்தி லேசர்களின் வளர்ச்சியைப் பாதித்த ஒரு முக்கிய சிக்கலைச் சமாளிக்க 1990களின் நடுப்பகுதியில் செங்குத்து வெளிப்புற குழி மேற்பரப்பு-உமிழும் லேசர்கள் உருவாக்கப்பட்டன: அடிப்படை குறுக்கு முறையில் உயர் கற்றை தரத்துடன் உயர்-சக்தி லேசர் வெளியீடுகளை எவ்வாறு உருவாக்குவது.
செங்குத்து வெளிப்புற குழி மேற்பரப்பு-உமிழும் லேசர்கள் (வெக்செல்ஸ்), என்றும் அழைக்கப்படுகின்றனகுறைக்கடத்தி வட்டு லேசர்கள்(SDL), லேசர் குடும்பத்தின் ஒப்பீட்டளவில் புதிய உறுப்பினர். இது குறைக்கடத்தி ஆதாய ஊடகத்தில் குவாண்டம் கிணற்றின் பொருள் கலவை மற்றும் தடிமன் ஆகியவற்றை மாற்றுவதன் மூலம் உமிழ்வு அலைநீளத்தை வடிவமைக்க முடியும், மேலும் உள் குழி அதிர்வெண் இரட்டிப்பாக்கத்துடன் இணைந்து புற ஊதா முதல் தூர அகச்சிவப்பு வரை பரந்த அலைநீள வரம்பை உள்ளடக்கும், குறைந்த வேறுபாடு கோண வட்ட சமச்சீர் லேசர் கற்றை பராமரிக்கும் போது அதிக சக்தி வெளியீட்டை அடைய முடியும். லேசர் ரெசனேட்டர் ஆதாய சிப்பின் கீழ் DBR அமைப்பு மற்றும் வெளிப்புற வெளியீட்டு இணைப்பு கண்ணாடியால் ஆனது. இந்த தனித்துவமான வெளிப்புற ரெசனேட்டர் அமைப்பு அதிர்வெண் இரட்டிப்பாக்குதல், அதிர்வெண் வேறுபாடு மற்றும் பயன்முறை-பூட்டுதல் போன்ற செயல்பாடுகளுக்கு குழிக்குள் ஒளியியல் கூறுகளைச் செருக அனுமதிக்கிறது, இது VECSEL ஐ ஒரு சிறந்ததாக ஆக்குகிறது.லேசர் மூலம்பயோபோட்டானிக்ஸ், ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி, வரையிலான பயன்பாடுகளுக்குலேசர் மருத்துவம், மற்றும் லேசர் ப்ரொஜெக்ஷன்.
VC-மேற்பரப்பு உமிழும் குறைக்கடத்தி லேசரின் ரெசனேட்டர் செயலில் உள்ள பகுதி அமைந்துள்ள தளத்திற்கு செங்குத்தாக உள்ளது, மேலும் அதன் வெளியீட்டு ஒளி செயலில் உள்ள பகுதியின் தளத்திற்கு செங்குத்தாக உள்ளது, இது படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. VCSEL சிறிய அளவு, அதிக அதிர்வெண், நல்ல பீம் தரம், பெரிய குழி மேற்பரப்பு சேத வரம்பு மற்றும் ஒப்பீட்டளவில் எளிமையான உற்பத்தி செயல்முறை போன்ற தனித்துவமான நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. இது லேசர் காட்சி, ஆப்டிகல் தொடர்பு மற்றும் ஆப்டிகல் கடிகாரத்தின் பயன்பாடுகளில் சிறந்த செயல்திறனைக் காட்டுகிறது. இருப்பினும், VCsels வாட் அளவை விட அதிக சக்தி கொண்ட லேசர்களைப் பெற முடியாது, எனவே அதிக சக்தி தேவைகள் உள்ள துறைகளில் அவற்றைப் பயன்படுத்த முடியாது.

VCSEL இன் லேசர் ரெசனேட்டர், செயலில் உள்ள பகுதியின் மேல் மற்றும் கீழ் பக்கங்களில் குறைக்கடத்தி பொருளின் பல அடுக்கு எபிடாக்சியல் கட்டமைப்பைக் கொண்ட ஒரு பரவலாக்கப்பட்ட பிராக் பிரதிபலிப்பான் (DBR) கொண்டது, இது இதிலிருந்து மிகவும் வேறுபட்டது.லேசர்EEL இல் உள்ள பிளவுத் தளத்தால் ஆன ரெசனேட்டர். VCSEL ஆப்டிகல் ரெசனேட்டரின் திசை சிப் மேற்பரப்புக்கு செங்குத்தாக உள்ளது, லேசர் வெளியீடும் சிப் மேற்பரப்புக்கு செங்குத்தாக உள்ளது, மேலும் DBR இன் இரு பக்கங்களின் பிரதிபலிப்பு EEL கரைசல் தளத்தை விட மிக அதிகமாக உள்ளது.
VCSEL இன் லேசர் ரெசனேட்டரின் நீளம் பொதுவாக ஒரு சில மைக்ரான்கள் ஆகும், இது EEL இன் மில்லிமீட்டர் ரெசனேட்டரை விட மிகவும் சிறியது, மேலும் குழியில் ஒளியியல் புல அலைவு மூலம் பெறப்பட்ட ஒரு வழி ஆதாயம் குறைவாக உள்ளது. அடிப்படை குறுக்குவெட்டு பயன்முறை வெளியீட்டை அடைய முடியும் என்றாலும், வெளியீட்டு சக்தி பல மில்லிவாட்களை மட்டுமே அடைய முடியும். VCSEL வெளியீட்டு லேசர் கற்றையின் குறுக்குவெட்டு சுயவிவரம் வட்டமானது, மேலும் விளிம்பு-உமிழும் லேசர் கற்றை விட வேறுபாடு கோணம் மிகவும் சிறியது. VCSEL இன் அதிக சக்தி வெளியீட்டை அடைய, அதிக ஆதாயத்தை வழங்க ஒளிரும் பகுதியை அதிகரிக்க வேண்டியது அவசியம், மேலும் ஒளிரும் பகுதியின் அதிகரிப்பு வெளியீட்டு லேசரை பல-முறை வெளியீடாக மாற்றும். அதே நேரத்தில், ஒரு பெரிய ஒளிரும் பகுதியில் சீரான மின்னோட்ட ஊசியை அடைவது கடினம், மேலும் சீரற்ற மின்னோட்ட ஊசி கழிவு வெப்பக் குவிப்பை மோசமாக்கும். சுருக்கமாக, VCSEL நியாயமான கட்டமைப்பு வடிவமைப்பு மூலம் அடிப்படை பயன்முறை வட்ட சமச்சீர் இடத்தை வெளியிட முடியும், ஆனால் வெளியீடு ஒற்றை பயன்முறையில் இருக்கும்போது வெளியீட்டு சக்தி குறைவாக இருக்கும். எனவே, பல VCsels பெரும்பாலும் வெளியீட்டு பயன்முறையில் ஒருங்கிணைக்கப்படுகின்றன.