செங்குத்து குழி மேற்பரப்பு லேசர் உமிழும்

செங்குத்து குழி மேற்பரப்பு உமிழும் லேசர் என்பது ஒரு புதிய தலைமுறை குறைக்கடத்தி லேசர் ஆகும், இது சமீபத்திய ஆண்டுகளில் வேகமாக வளர்ந்து வருகிறது. "செங்குத்து குழி மேற்பரப்பு உமிழ்வு" என்று அழைக்கப்படுவது, லேசர் உமிழ்வு திசையானது பிளவு விமானம் அல்லது அடி மூலக்கூறு மேற்பரப்புக்கு செங்குத்தாக உள்ளது. அதனுடன் தொடர்புடைய மற்றொரு உமிழ்வு முறை "எட்ஜ் எமிஷன்" என்று அழைக்கப்படுகிறது. பாரம்பரிய குறைக்கடத்தி லேசர்கள் விளிம்பு-உமிழும் பயன்முறையை ஏற்றுக்கொள்கின்றன, அதாவது, லேசர் உமிழ்வு திசையானது அடி மூலக்கூறு மேற்பரப்புக்கு இணையாக உள்ளது. இந்த வகை லேசர் விளிம்பு-உமிழும் லேசர் (EEL) என்று அழைக்கப்படுகிறது. EEL உடன் ஒப்பிடும்போது, ​​VCSEL ஆனது நல்ல பீம் தரம், ஒற்றை-முறை வெளியீடு, உயர் பண்பேற்றம் அலைவரிசை, நீண்ட ஆயுள், எளிதான ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் சோதனை போன்றவற்றின் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது, எனவே இது ஆப்டிகல் கம்யூனிகேஷன்ஸ், ஆப்டிகல் டிஸ்ப்ளே, ஆப்டிகல் சென்சிங் மற்றும் பிறவற்றில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. வயல்வெளிகள்.

"செங்குத்து உமிழ்வு" என்றால் என்ன என்பதை மிகவும் உள்ளுணர்வாகவும் குறிப்பாகவும் புரிந்து கொள்ள, நாம் முதலில் VCSEL இன் கலவை மற்றும் கட்டமைப்பைப் புரிந்து கொள்ள வேண்டும். இங்கே நாம் ஆக்சிஜனேற்றம்-வரையறுக்கப்பட்ட VCSEL ஐ அறிமுகப்படுத்துகிறோம்:

VCSEL இன் அடிப்படை அமைப்பானது மேலிருந்து கீழாக உள்ளடங்கும்: P-வகை ஓமிக் தொடர்பு மின்முனை, P-வகை டோப் செய்யப்பட்ட DBR, ஆக்சைடு அடைப்பு அடுக்கு, மல்டி-குவாண்டம் நன்கு செயல்படும் பகுதி, N-வகை டோப் செய்யப்பட்ட DBR, அடி மூலக்கூறு மற்றும் N-வகை ஓமிக் தொடர்பு மின்முனை. VCSEL கட்டமைப்பின் குறுக்கு வெட்டுக் காட்சி இங்கே உள்ளது [1]. VCSEL இன் செயலில் உள்ள பகுதி இருபுறமும் உள்ள DBR கண்ணாடிகளுக்கு இடையில் இணைக்கப்பட்டுள்ளது, இது ஒன்றாக ஃபேப்ரி-பெரோட் அதிர்வு குழியை உருவாக்குகிறது. இருபுறமும் உள்ள DBRகள் மூலம் ஆப்டிகல் பின்னூட்டம் வழங்கப்படுகிறது. வழக்கமாக, DBR இன் பிரதிபலிப்பு 100% க்கு அருகில் இருக்கும், மேல் DBR இன் பிரதிபலிப்பு ஒப்பீட்டளவில் குறைவாக இருக்கும். செயல்பாட்டின் போது, ​​இருபுறமும் உள்ள மின்முனைகள் மூலம் செயலில் உள்ள பகுதிக்கு மேலே உள்ள ஆக்சைடு அடுக்கு வழியாக மின்னோட்டம் செலுத்தப்படுகிறது, இது லேசர் வெளியீட்டை அடைய செயலில் உள்ள பகுதியில் தூண்டப்பட்ட கதிர்வீச்சை உருவாக்கும். லேசரின் வெளியீட்டு திசையானது செயலில் உள்ள பகுதியின் மேற்பரப்பிற்கு செங்குத்தாக உள்ளது, அடைப்பு அடுக்கின் மேற்பரப்பு வழியாக செல்கிறது மற்றும் குறைந்த-பிரதிபலிப்பு DBR கண்ணாடியிலிருந்து உமிழப்படுகிறது.

அடிப்படை கட்டமைப்பைப் புரிந்து கொண்ட பிறகு, "செங்குத்து உமிழ்வு" மற்றும் "இணை உமிழ்வு" என்று அழைக்கப்படுவது முறையே என்ன என்பதைப் புரிந்துகொள்வது எளிது. பின்வரும் படம் முறையே VCSEL மற்றும் EEL இன் ஒளி உமிழ்வு முறைகளைக் காட்டுகிறது [4]. படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ள VCSEL கீழே-உமிழும் பயன்முறையாகும், மேலும் மேல்-உமிழும் முறைகளும் உள்ளன.

செமிகண்டக்டர் லேசர்களுக்கு, செயலில் உள்ள பகுதிக்கு எலக்ட்ரான்களை உட்செலுத்துவதற்காக, செயலில் உள்ள பகுதி பொதுவாக ஒரு PN சந்திப்பில் வைக்கப்படுகிறது, எலக்ட்ரான்கள் செயலில் உள்ள பகுதிக்குள் N அடுக்கு வழியாக செலுத்தப்படுகின்றன, மேலும் துளைகள் P அடுக்கு வழியாக செயலில் உள்ள பகுதிக்குள் செலுத்தப்படுகின்றன. உயர் லேசிங் செயல்திறனைப் பெற, செயலில் உள்ள பகுதி பொதுவாக டோப் செய்யப்படுவதில்லை. இருப்பினும், வளர்ச்சி செயல்பாட்டின் போது குறைக்கடத்தி சிப்பில் பின்னணி அசுத்தங்கள் உள்ளன, மேலும் செயலில் உள்ள பகுதி ஒரு சிறந்த உள்ளார்ந்த குறைக்கடத்தி அல்ல. உட்செலுத்தப்பட்ட கேரியர்கள் அசுத்தங்களுடன் இணைந்தால், கேரியர்களின் ஆயுட்காலம் குறைக்கப்படும், இதன் விளைவாக லேசரின் லேசிங் செயல்திறன் குறைகிறது, ஆனால் அதே நேரத்தில் அது லேசரின் மாடுலேஷன் வீதத்தை அதிகரிக்கும், எனவே சில நேரங்களில் செயலில் உள்ள பகுதி வேண்டுமென்றே ஊக்கமருந்து. செயல்திறனை உறுதி செய்யும் போது மாடுலேஷன் வீதத்தை அதிகரிக்கவும்.

கூடுதலாக, DBR இன் முந்தைய அறிமுகத்திலிருந்து, VCSEL இன் பயனுள்ள குழி நீளமானது செயலில் உள்ள பகுதியின் தடிமன் மற்றும் இருபுறமும் DBR இன் ஊடுருவல் ஆழம் ஆகும். VCSEL இன் செயலில் உள்ள பகுதி மெல்லியதாக உள்ளது, மேலும் எதிரொலிக்கும் குழியின் ஒட்டுமொத்த நீளம் பொதுவாக பல மைக்ரான்கள் ஆகும். EEL விளிம்பு உமிழ்வைப் பயன்படுத்துகிறது, மேலும் குழி நீளம் பொதுவாக பல நூறு மைக்ரான்கள் ஆகும். எனவே, VCSEL ஒரு குறுகிய குழி நீளம், நீளமான முறைகளுக்கு இடையே பெரிய தூரம் மற்றும் சிறந்த ஒற்றை நீளமான பயன்முறை பண்புகள் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. கூடுதலாக, VCSEL இன் செயலில் உள்ள பகுதியின் அளவும் சிறியதாக உள்ளது (0.07 கன மைக்ரான்கள், EEL பொதுவாக 60 கன மைக்ரான்கள்), எனவே VCSEL இன் நுழைவு மின்னோட்டம் குறைவாக உள்ளது. இருப்பினும், செயலில் உள்ள பகுதியின் அளவைக் குறைப்பது எதிரொலிக்கும் குழியைச் சுருக்குகிறது, இது இழப்பை அதிகரிக்கும் மற்றும் அலைவுக்குத் தேவையான எலக்ட்ரான் அடர்த்தியை அதிகரிக்கும். அதிர்வு குழியின் பிரதிபலிப்புத்தன்மையை அதிகரிப்பது அவசியம், எனவே VCSEL உயர் பிரதிபலிப்புத்தன்மையுடன் DBR ஐ தயார் செய்ய வேண்டும். . இருப்பினும், அதிகபட்ச ஒளி வெளியீட்டிற்கு உகந்த பிரதிபலிப்பு உள்ளது, இது அதிக பிரதிபலிப்பு, சிறந்தது என்று அர்த்தமல்ல. ஒளி இழப்பைக் குறைப்பது மற்றும் உயர்-பிரதிபலிப்பு கண்ணாடிகளைத் தயாரிப்பது எப்படி என்பது எப்போதும் தொழில்நுட்பச் சிக்கலாகவே இருந்து வருகிறது.