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

ਵਰਟੀਕਲ ਕੈਵੀਟੀ ਸਤਹ ਐਮੀਟਿੰਗ ਦੀ ਜਾਣ-ਪਛਾਣਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਲੇਜ਼ਰ(VCSEL)
1990 ਦੇ ਦਹਾਕੇ ਦੇ ਮੱਧ ਵਿੱਚ ਵਰਟੀਕਲ ਬਾਹਰੀ ਕੈਵਿਟੀ ਸਤ੍ਹਾ-ਨਿਸਰਜਨ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਲੇਜ਼ਰ ਇੱਕ ਮੁੱਖ ਸਮੱਸਿਆ ਨੂੰ ਦੂਰ ਕਰਨ ਲਈ ਵਿਕਸਤ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ ਜਿਸ ਨੇ ਰਵਾਇਤੀ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਲੇਜ਼ਰਾਂ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕੀਤਾ ਹੈ: ਬੁਨਿਆਦੀ ਟ੍ਰਾਂਸਵਰਸ ਮੋਡ ਵਿੱਚ ਉੱਚ ਬੀਮ ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲੇ ਉੱਚ-ਪਾਵਰ ਲੇਜ਼ਰ ਆਉਟਪੁੱਟ ਕਿਵੇਂ ਪੈਦਾ ਕੀਤੇ ਜਾਣ।
ਵਰਟੀਕਲ ਬਾਹਰੀ ਖੋਲ ਸਤਹ-ਨਿਸਰਜਨ ਲੇਜ਼ਰ (ਵੈਸੇਲਜ਼), ਜਿਸ ਨੂੰ ਵੀ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਡਿਸਕ ਲੇਜ਼ਰ(SDL), ਲੇਜ਼ਰ ਪਰਿਵਾਰ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲਤਨ ਨਵੇਂ ਮੈਂਬਰ ਹਨ। ਇਹ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਲਾਭ ਮਾਧਿਅਮ ਵਿੱਚ ਕੁਆਂਟਮ ਚੰਗੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦੀ ਪਦਾਰਥਕ ਰਚਨਾ ਅਤੇ ਮੋਟਾਈ ਨੂੰ ਬਦਲ ਕੇ ਐਮਿਸ਼ਨ ਵੇਵ-ਲੰਬਾਈ ਨੂੰ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਇੰਟਰਾਕੈਵਿਟੀ ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ ਡਬਲਿੰਗ ਦੇ ਨਾਲ ਮਿਲ ਕੇ ਅਲਟਰਾਵਾਇਲਟ ਤੋਂ ਦੂਰ ਇਨਫਰਾਰੈੱਡ ਤੱਕ ਇੱਕ ਵਿਸ਼ਾਲ ਤਰੰਗ-ਲੰਬਾਈ ਦੀ ਰੇਂਜ ਨੂੰ ਕਵਰ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਇੱਕ ਘੱਟ ਵਿਭਿੰਨਤਾ ਨੂੰ ਕਾਇਮ ਰੱਖਦੇ ਹੋਏ ਉੱਚ ਪਾਵਰ ਆਉਟਪੁੱਟ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਕੋਣ ਸਰਕੂਲਰ ਸਮਮਿਤੀ ਲੇਜ਼ਰ ਬੀਮ। ਲੇਜ਼ਰ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਗੇਨ ਚਿੱਪ ਦੇ ਹੇਠਲੇ DBR ਢਾਂਚੇ ਅਤੇ ਬਾਹਰੀ ਆਉਟਪੁੱਟ ਕਪਲਿੰਗ ਮਿਰਰ ਤੋਂ ਬਣਿਆ ਹੈ। ਇਹ ਵਿਲੱਖਣ ਬਾਹਰੀ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਬਣਤਰ VECSEL ਨੂੰ ਇੱਕ ਆਦਰਸ਼ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹੋਏ, ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ ਡਬਲਿੰਗ, ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ ਫਰਕ, ਅਤੇ ਮੋਡ-ਲਾਕਿੰਗ ਵਰਗੇ ਓਪਰੇਸ਼ਨਾਂ ਲਈ ਆਪਟੀਕਲ ਤੱਤਾਂ ਨੂੰ ਕੈਵਿਟੀ ਵਿੱਚ ਪਾਉਣ ਦੀ ਇਜਾਜ਼ਤ ਦਿੰਦਾ ਹੈ।ਲੇਜ਼ਰ ਸਰੋਤਬਾਇਓਫੋਟੋਨਿਕਸ, ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਸਕੋਪੀ ਤੋਂ ਲੈ ਕੇ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਲਈ,ਲੇਜ਼ਰ ਦਵਾਈ, ਅਤੇ ਲੇਜ਼ਰ ਪ੍ਰੋਜੈਕਸ਼ਨ।
VC-ਸਤਹ ਉਤਸਰਜਨ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਲੇਜ਼ਰ ਦਾ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਉਸ ਸਮਤਲ ਲਈ ਲੰਬਵਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜਿੱਥੇ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਖੇਤਰ ਸਥਿਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਸਦਾ ਆਉਟਪੁੱਟ ਲਾਈਟ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਖੇਤਰ ਦੇ ਸਮਤਲ ਲਈ ਲੰਬਵਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ। VCSEL ਦੇ ਵਿਲੱਖਣ ਫਾਇਦੇ ਹਨ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਛੋਟੇ ਆਕਾਰ, ਉੱਚ ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ, ਚੰਗੀ ਬੀਮ ਦੀ ਗੁਣਵੱਤਾ, ਵੱਡੀ ਕੈਵਿਟੀ ਸਤਹ ਦੇ ਨੁਕਸਾਨ ਦੀ ਥ੍ਰੈਸ਼ਹੋਲਡ, ਅਤੇ ਮੁਕਾਬਲਤਨ ਸਧਾਰਨ ਉਤਪਾਦਨ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ। ਇਹ ਲੇਜ਼ਰ ਡਿਸਪਲੇਅ, ਆਪਟੀਕਲ ਸੰਚਾਰ ਅਤੇ ਆਪਟੀਕਲ ਘੜੀ ਦੇ ਕਾਰਜਾਂ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਦਿਖਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, VCsels ਵਾਟ ਪੱਧਰ ਤੋਂ ਉੱਪਰ ਉੱਚ-ਪਾਵਰ ਲੇਜ਼ਰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਨਹੀਂ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਇਸਲਈ ਉਹਨਾਂ ਨੂੰ ਉੱਚ ਪਾਵਰ ਲੋੜਾਂ ਵਾਲੇ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਨਹੀਂ ਵਰਤਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ।

VCSEL ਦਾ ਲੇਜ਼ਰ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਇੱਕ ਡਿਸਟਰੀਬਿਊਟਡ ਬ੍ਰੈਗ ਰਿਫਲੈਕਟਰ (DBR) ਤੋਂ ਬਣਿਆ ਹੈ ਜੋ ਕਿ ਸਰਗਰਮ ਖੇਤਰ ਦੇ ਉੱਪਰਲੇ ਅਤੇ ਹੇਠਲੇ ਪਾਸੇ ਦੋਵਾਂ ਪਾਸੇ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਮਲਟੀ-ਲੇਅਰ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਬਣਤਰ ਨਾਲ ਬਣਿਆ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਇਸ ਤੋਂ ਬਹੁਤ ਵੱਖਰਾ ਹੈ।ਲੇਜ਼ਰEEL ਵਿੱਚ ਕਲੀਵੇਜ ਪਲੇਨ ਤੋਂ ਬਣਿਆ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ। VCSEL ਆਪਟੀਕਲ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਚਿੱਪ ਦੀ ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ ਲੰਬਵਤ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਲੇਜ਼ਰ ਆਉਟਪੁੱਟ ਵੀ ਚਿੱਪ ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ ਲੰਬਵਤ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ DBR ਦੇ ਦੋਵਾਂ ਪਾਸਿਆਂ ਦੀ ਪ੍ਰਤੀਬਿੰਬਤਾ EEL ਹੱਲ ਪਲੇਨ ਨਾਲੋਂ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
VCSEL ਦੇ ਲੇਜ਼ਰ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਕੁਝ ਮਾਈਕ੍ਰੋਨ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ EEL ਦੇ ਮਿਲੀਮੀਟਰ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਨਾਲੋਂ ਬਹੁਤ ਛੋਟੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਕੈਵਿਟੀ ਵਿੱਚ ਆਪਟੀਕਲ ਫੀਲਡ ਓਸਿਲੇਸ਼ਨ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਇੱਕ-ਤਰਫ਼ਾ ਲਾਭ ਘੱਟ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ ਬੁਨਿਆਦੀ ਟ੍ਰਾਂਸਵਰਸ ਮੋਡ ਆਉਟਪੁੱਟ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਆਉਟਪੁੱਟ ਪਾਵਰ ਸਿਰਫ ਕਈ ਮਿਲੀਵਾਟਸ ਤੱਕ ਪਹੁੰਚ ਸਕਦੀ ਹੈ। VCSEL ਆਉਟਪੁੱਟ ਲੇਜ਼ਰ ਬੀਮ ਦਾ ਕਰਾਸ-ਸੈਕਸ਼ਨ ਪ੍ਰੋਫਾਈਲ ਗੋਲਾਕਾਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਵਿਭਿੰਨਤਾ ਕੋਣ ਕਿਨਾਰੇ ਤੋਂ ਨਿਕਲਣ ਵਾਲੇ ਲੇਜ਼ਰ ਬੀਮ ਨਾਲੋਂ ਬਹੁਤ ਛੋਟਾ ਹੁੰਦਾ 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 ਮਲਟੀ-ਮੋਡ ਆਉਟਪੁੱਟ ਬਣ ਜਾਵੇਗਾ। ਇਸ ਦੇ ਨਾਲ ਹੀ, ਇੱਕ ਵੱਡੇ ਚਮਕੀਲੇ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਇੱਕਸਾਰ ਕਰੰਟ ਇੰਜੈਕਸ਼ਨ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨਾ ਮੁਸ਼ਕਲ ਹੈ, ਅਤੇ ਅਸਮਾਨ ਮੌਜੂਦਾ ਇੰਜੈਕਸ਼ਨ ਕੂੜੇ ਦੀ ਗਰਮੀ ਦੇ ਭੰਡਾਰ ਨੂੰ ਵਧਾਏਗਾ। 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। ਇਸਲਈ, ਮਲਟੀਪਲ VCsels ਅਕਸਰ ਆਉਟਪੁੱਟ ਮੋਡ ਵਿੱਚ ਏਕੀਕ੍ਰਿਤ ਹੁੰਦੇ ਹਨ।