ਵਰਟੀਕਲ ਕੈਵਿਟੀ ਸਤਹ ਐਮੀਟਿੰਗ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਲੇਜ਼ਰ (VCSEL) ਦੀ ਜਾਣ-ਪਛਾਣ

ਲੰਬਕਾਰੀ ਗੁਫਾ ਸਤਹ ਦੇ ਨਿਕਾਸ ਦੀ ਜਾਣ-ਪਛਾਣਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਲੇਜ਼ਰ(ਵੀਸੀਐਸਈਐਲ)
1990 ਦੇ ਦਹਾਕੇ ਦੇ ਮੱਧ ਵਿੱਚ ਰਵਾਇਤੀ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਲੇਜ਼ਰਾਂ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਵਿੱਚ ਰੁਕਾਵਟ ਪਾਉਣ ਵਾਲੀ ਇੱਕ ਮੁੱਖ ਸਮੱਸਿਆ ਨੂੰ ਦੂਰ ਕਰਨ ਲਈ ਵਰਟੀਕਲ ਬਾਹਰੀ ਗੁਫਾ ਸਤਹ-ਨਿਸਰਜਨ ਲੇਜ਼ਰ ਵਿਕਸਤ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ: ਬੁਨਿਆਦੀ ਟ੍ਰਾਂਸਵਰਸ ਮੋਡ ਵਿੱਚ ਉੱਚ ਬੀਮ ਗੁਣਵੱਤਾ ਦੇ ਨਾਲ ਉੱਚ-ਪਾਵਰ ਲੇਜ਼ਰ ਆਉਟਪੁੱਟ ਕਿਵੇਂ ਪੈਦਾ ਕਰਨੇ ਹਨ।
ਵਰਟੀਕਲ ਬਾਹਰੀ ਗੁਫਾ ਸਤਹ-ਨਿਸਰਣ ਵਾਲੇ ਲੇਜ਼ਰ (Vecsels), ਜਿਸਨੂੰ ਇਹ ਵੀ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਡਿਸਕ ਲੇਜ਼ਰ(SDL), ਲੇਜ਼ਰ ਪਰਿਵਾਰ ਦੇ ਇੱਕ ਮੁਕਾਬਲਤਨ ਨਵੇਂ ਮੈਂਬਰ ਹਨ। ਇਹ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਗੇਨ ਮਾਧਿਅਮ ਵਿੱਚ ਕੁਆਂਟਮ ਖੂਹ ਦੀ ਸਮੱਗਰੀ ਰਚਨਾ ਅਤੇ ਮੋਟਾਈ ਨੂੰ ਬਦਲ ਕੇ ਨਿਕਾਸ ਤਰੰਗ-ਲੰਬਾਈ ਨੂੰ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਇੰਟਰਾਕੈਵਿਟੀ ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ ਡਬਲਿੰਗ ਦੇ ਨਾਲ ਮਿਲਾ ਕੇ ਅਲਟਰਾਵਾਇਲਟ ਤੋਂ ਲੈ ਕੇ ਦੂਰ ਇਨਫਰਾਰੈੱਡ ਤੱਕ ਇੱਕ ਵਿਸ਼ਾਲ ਤਰੰਗ-ਲੰਬਾਈ ਰੇਂਜ ਨੂੰ ਕਵਰ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਘੱਟ ਡਾਇਵਰਜੈਂਸ ਐਂਗਲ ਸਰਕੂਲਰ ਸਮਮਿਤੀ ਲੇਜ਼ਰ ਬੀਮ ਨੂੰ ਬਣਾਈ ਰੱਖਦੇ ਹੋਏ ਉੱਚ ਪਾਵਰ ਆਉਟਪੁੱਟ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਲੇਜ਼ਰ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਗੇਨ ਚਿੱਪ ਦੇ ਹੇਠਲੇ DBR ਢਾਂਚੇ ਅਤੇ ਬਾਹਰੀ ਆਉਟਪੁੱਟ ਕਪਲਿੰਗ ਮਿਰਰ ਤੋਂ ਬਣਿਆ ਹੈ। ਇਹ ਵਿਲੱਖਣ ਬਾਹਰੀ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਢਾਂਚਾ ਆਪਟੀਕਲ ਤੱਤਾਂ ਨੂੰ ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ ਡਬਲਿੰਗ, ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ ਫਰਕ, ਅਤੇ ਮੋਡ-ਲਾਕਿੰਗ ਵਰਗੇ ਕਾਰਜਾਂ ਲਈ ਗੁਫਾ ਵਿੱਚ ਪਾਉਣ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦਿੰਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ VECSEL ਇੱਕ ਆਦਰਸ਼ ਬਣ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।ਲੇਜ਼ਰ ਸਰੋਤਬਾਇਓਫੋਟੋਨਿਕਸ, ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਸਕੋਪੀ ਤੋਂ ਲੈ ਕੇ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਲਈ,ਲੇਜ਼ਰ ਦਵਾਈ, ਅਤੇ ਲੇਜ਼ਰ ਪ੍ਰੋਜੈਕਸ਼ਨ।
VC-ਸਤਹ ਉਤਸਰਜਕ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਲੇਜ਼ਰ ਦਾ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਉਸ ਸਮਤਲ 'ਤੇ ਲੰਬਵਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜਿੱਥੇ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਖੇਤਰ ਸਥਿਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਸਦੀ ਆਉਟਪੁੱਟ ਰੋਸ਼ਨੀ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਖੇਤਰ ਦੇ ਸਮਤਲ 'ਤੇ ਲੰਬਵਤ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ। VCSEL ਦੇ ਵਿਲੱਖਣ ਫਾਇਦੇ ਹਨ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਛੋਟਾ ਆਕਾਰ, ਉੱਚ ਬਾਰੰਬਾਰਤਾ, ਚੰਗੀ ਬੀਮ ਗੁਣਵੱਤਾ, ਵੱਡੀ ਗੁਫਾ ਸਤਹ ਨੂੰ ਨੁਕਸਾਨ ਪਹੁੰਚਾਉਣ ਵਾਲੀ ਥ੍ਰੈਸ਼ਹੋਲਡ, ਅਤੇ ਮੁਕਾਬਲਤਨ ਸਧਾਰਨ ਉਤਪਾਦਨ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ। ਇਹ ਲੇਜ਼ਰ ਡਿਸਪਲੇਅ, ਆਪਟੀਕਲ ਸੰਚਾਰ ਅਤੇ ਆਪਟੀਕਲ ਘੜੀ ਦੇ ਉਪਯੋਗਾਂ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, VCsels ਵਾਟ ਪੱਧਰ ਤੋਂ ਉੱਪਰ ਉੱਚ-ਪਾਵਰ ਲੇਜ਼ਰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਨਹੀਂ ਕਰ ਸਕਦੇ, ਇਸ ਲਈ ਉਹਨਾਂ ਨੂੰ ਉੱਚ ਪਾਵਰ ਜ਼ਰੂਰਤਾਂ ਵਾਲੇ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਨਹੀਂ ਵਰਤਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ।

VCSEL ਦਾ ਲੇਜ਼ਰ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਇੱਕ ਵੰਡਿਆ ਹੋਇਆ ਬ੍ਰੈਗ ਰਿਫਲੈਕਟਰ (DBR) ਤੋਂ ਬਣਿਆ ਹੈ ਜੋ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਖੇਤਰ ਦੇ ਉੱਪਰਲੇ ਅਤੇ ਹੇਠਲੇ ਦੋਵਾਂ ਪਾਸਿਆਂ 'ਤੇ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਮਲਟੀ-ਲੇਅਰ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਬਣਤਰ ਤੋਂ ਬਣਿਆ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਇਸ ਤੋਂ ਬਹੁਤ ਵੱਖਰਾ ਹੈ।ਲੇਜ਼ਰEEL ਵਿੱਚ ਕਲੀਵੇਜ ਪਲੇਨ ਤੋਂ ਬਣਿਆ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ। VCSEL ਆਪਟੀਕਲ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਚਿੱਪ ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ ਲੰਬਵਤ ਹੈ, ਲੇਜ਼ਰ ਆਉਟਪੁੱਟ ਵੀ ਚਿੱਪ ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ ਲੰਬਵਤ ਹੈ, ਅਤੇ DBR ਦੇ ਦੋਵਾਂ ਪਾਸਿਆਂ ਦੀ ਪ੍ਰਤੀਬਿੰਬਤਾ EEL ਸਲਿਊਸ਼ਨ ਪਲੇਨ ਨਾਲੋਂ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੈ।
VCSEL ਦੇ ਲੇਜ਼ਰ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਕੁਝ ਮਾਈਕਰੋਨ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ EEL ਦੇ ਮਿਲੀਮੀਟਰ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਨਾਲੋਂ ਬਹੁਤ ਛੋਟੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਕੈਵਿਟੀ ਵਿੱਚ ਆਪਟੀਕਲ ਫੀਲਡ ਓਸਿਲੇਸ਼ਨ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਇੱਕ-ਪਾਸੜ ਲਾਭ ਘੱਟ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ ਬੁਨਿਆਦੀ ਟ੍ਰਾਂਸਵਰਸ ਮੋਡ ਆਉਟਪੁੱਟ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਆਉਟਪੁੱਟ ਪਾਵਰ ਸਿਰਫ ਕਈ ਮਿਲੀਵਾਟ ਤੱਕ ਪਹੁੰਚ ਸਕਦੀ ਹੈ। VCSEL ਆਉਟਪੁੱਟ ਲੇਜ਼ਰ ਬੀਮ ਦਾ ਕਰਾਸ-ਸੈਕਸ਼ਨ ਪ੍ਰੋਫਾਈਲ ਗੋਲਾਕਾਰ ਹੈ, ਅਤੇ ਡਾਇਵਰਜੈਂਸ ਐਂਗਲ ਕਿਨਾਰੇ-ਐਮੀਟਿੰਗ ਲੇਜ਼ਰ ਬੀਮ ਨਾਲੋਂ ਬਹੁਤ ਛੋਟਾ ਹੈ। VCSEL ਦੇ ਉੱਚ ਪਾਵਰ ਆਉਟਪੁੱਟ ਨੂੰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ, ਵਧੇਰੇ ਲਾਭ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਨ ਲਈ ਚਮਕਦਾਰ ਖੇਤਰ ਨੂੰ ਵਧਾਉਣਾ ਜ਼ਰੂਰੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਚਮਕਦਾਰ ਖੇਤਰ ਦੇ ਵਾਧੇ ਨਾਲ ਆਉਟਪੁੱਟ ਲੇਜ਼ਰ ਇੱਕ ਮਲਟੀ-ਮੋਡ ਆਉਟਪੁੱਟ ਬਣ ਜਾਵੇਗਾ। ਉਸੇ ਸਮੇਂ, ਇੱਕ ਵੱਡੇ ਚਮਕਦਾਰ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਇਕਸਾਰ ਕਰੰਟ ਇੰਜੈਕਸ਼ਨ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨਾ ਮੁਸ਼ਕਲ ਹੈ, ਅਤੇ ਅਸਮਾਨ ਕਰੰਟ ਇੰਜੈਕਸ਼ਨ ਰਹਿੰਦ-ਖੂੰਹਦ ਗਰਮੀ ਇਕੱਠਾ ਕਰਨ ਨੂੰ ਵਧਾ ਦੇਵੇਗਾ। ਸੰਖੇਪ ਵਿੱਚ, VCSEL ਵਾਜਬ ਢਾਂਚਾਗਤ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਦੁਆਰਾ ਮੂਲ ਮੋਡ ਸਰਕੂਲਰ ਸਮਮਿਤੀ ਸਥਾਨ ਨੂੰ ਆਉਟਪੁੱਟ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਪਰ ਜਦੋਂ ਆਉਟਪੁੱਟ ਸਿੰਗਲ ਮੋਡ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਆਉਟਪੁੱਟ ਪਾਵਰ ਘੱਟ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਕਈ VCsel ਅਕਸਰ ਆਉਟਪੁੱਟ ਮੋਡ ਵਿੱਚ ਏਕੀਕ੍ਰਿਤ ਹੁੰਦੇ ਹਨ।