ເລເຊີປ່ອຍແສງຢູ່ດ້ານຕາມແນວຕັ້ງ

ເລເຊີ emitting ພື້ນຜິວຢູ່ຕາມໂກນແນວຕັ້ງເປັນເລເຊີ semiconductor ລຸ້ນໃຫມ່ທີ່ໄດ້ຮັບການພັດທະນາຢ່າງໄວວາໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້. ອັນທີ່ເອີ້ນວ່າ "ການປ່ອຍອາຍພິດພື້ນຜິວຕາມໂກນແນວຕັ້ງ" ຫມາຍຄວາມວ່າທິດທາງການປ່ອຍອາຍພິດຂອງເລເຊີແມ່ນຕັ້ງຂວາງກັບຍົນ cleavage ຫຼືຫນ້າດິນ substrate. ວິທີການປ່ອຍອາຍພິດອີກອັນຫນຶ່ງທີ່ສອດຄ້ອງກັນເອີ້ນວ່າ "ການປ່ອຍອາຍພິດຂອບ". ເລເຊີ semiconductor ແບບດັ້ງເດີມຮັບຮອງເອົາຮູບແບບການປ່ອຍອາຍພິດຂອບ, ນັ້ນແມ່ນ, ທິດທາງການປ່ອຍອາຍພິດຂອງເລເຊີແມ່ນຂະຫນານກັບພື້ນຜິວ substrate. ເລເຊີຊະນິດນີ້ເອີ້ນວ່າ laser edge-emitting laser (EEL). ເມື່ອປຽບທຽບກັບ EEL, VCSEL ມີຄວາມໄດ້ປຽບຂອງຄຸນນະພາບ beam ທີ່ດີ, ຜົນຜະລິດຮູບແບບດຽວ, ແບນວິດ modulation ສູງ, ຊີວິດຍາວ, ການເຊື່ອມໂຍງແລະການທົດສອບໄດ້ງ່າຍ, ແລະອື່ນໆ, ດັ່ງນັ້ນມັນໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການສື່ສານ optical, ການສະແດງ optical, optical sensing ແລະອື່ນໆ. ທົ່ງນາ.

ເພື່ອເຂົ້າໃຈຫຼາຍ intuitive ແລະໂດຍສະເພາະສິ່ງທີ່ "ການປ່ອຍອາຍພິດແນວຕັ້ງ" ແມ່ນຫຍັງ, ພວກເຮົາທໍາອິດທີ່ຈະຕ້ອງເຂົ້າໃຈອົງປະກອບແລະໂຄງສ້າງຂອງ VCSEL. ນີ້ແມ່ນພວກເຮົາແນະນໍາ VCSEL ຈໍາກັດການຜຸພັງ:

ໂຄງສ້າງພື້ນຖານຂອງ VCSEL ປະກອບມີຈາກເທິງລົງລຸ່ມ: P-type ohmic contact electrode, P-type doped DBR, oxide confinement layer, multi-quantum well active region, N-type doped DBR, substrate and N-type ohmic contact electrode. ນີ້ແມ່ນມຸມເບິ່ງຂ້າມພາກຂອງໂຄງສ້າງ VCSEL [1]. ພື້ນທີ່ເຄື່ອນໄຫວຂອງ VCSEL ແມ່ນຖືກແຊນວິດລະຫວ່າງກະຈົກ DBR ທັງສອງດ້ານ, ເຊິ່ງລວມກັນເປັນຮູ Fabry-Perot resonant. ຄວາມຄິດເຫັນທາງ optical ແມ່ນສະຫນອງໃຫ້ໂດຍ DBRs ທັງສອງດ້ານ. ປົກກະຕິແລ້ວ, ການສະທ້ອນຂອງ DBR ແມ່ນຢູ່ໃກ້ກັບ 100%, ໃນຂະນະທີ່ການສະທ້ອນຂອງ DBR ເທິງແມ່ນຂ້ອນຂ້າງຕ່ໍາ. ໃນລະຫວ່າງການປະຕິບັດງານ, ກະແສໄຟຟ້າຖືກສີດຜ່ານຊັ້ນ oxide ຂ້າງເທິງພື້ນທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວໂດຍຜ່ານ electrodes ທັງສອງດ້ານ, ເຊິ່ງຈະປະກອບເປັນຮັງສີກະຕຸ້ນໃນພື້ນທີ່ການເຄື່ອນໄຫວເພື່ອບັນລຸຜົນຂອງເລເຊີ. ທິດທາງຜົນຜະລິດຂອງເລເຊີແມ່ນຕັ້ງຂວາງກັບພື້ນຜິວຂອງພື້ນທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ຜ່ານຫນ້າດິນຂອງຊັ້ນກັກຂັງ, ແລະຖືກປ່ອຍອອກມາຈາກກະຈົກ DBR ທີ່ມີແສງສະທ້ອນຕ່ໍາ.

ຫຼັງຈາກເຂົ້າໃຈໂຄງສ້າງພື້ນຖານ, ມັນງ່າຍທີ່ຈະເຂົ້າໃຈສິ່ງທີ່ເອີ້ນວ່າ "ການປ່ອຍອາຍພິດແນວຕັ້ງ" ແລະ "ການປ່ອຍອາຍພິດຂະຫນານ" ຫມາຍຄວາມວ່າຕາມລໍາດັບ. ຕົວເລກຕໍ່ໄປນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວິທີການປ່ອຍແສງສະຫວ່າງຂອງ VCSEL ແລະ EEL ຕາມລໍາດັບ [4]. VCSEL ທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບແມ່ນຮູບແບບການປ່ອຍອາກາດທາງລຸ່ມ, ແລະຍັງມີໂຫມດການປ່ອຍສຽງເທິງ.

ສໍາລັບ lasers semiconductor, ໃນຄໍາສັ່ງທີ່ຈະສີດເອເລັກໂຕຣນິກເຂົ້າໄປໃນພື້ນທີ່ການເຄື່ອນໄຫວ, ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນວາງຢູ່ໃນຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ PN, ເອເລັກໂຕຣນິກໄດ້ຖືກສີດເຂົ້າໄປໃນພື້ນທີ່ການເຄື່ອນໄຫວໂດຍຜ່ານຊັ້ນ N, ແລະຮູຖືກສີດເຂົ້າໄປໃນພື້ນທີ່ການເຄື່ອນໄຫວໂດຍຜ່ານຊັ້ນ P. ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບປະສິດທິພາບ lasing ສູງ, ພາກພື້ນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນບໍ່ doped. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມີ impurities ພື້ນຖານໃນຊິບ semiconductor ໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການການຂະຫຍາຍຕົວ, ແລະພາກພື້ນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວບໍ່ແມ່ນ semiconductor ພາຍໃນທີ່ເຫມາະສົມ. ເມື່ອຜູ້ບັນທຸກທີ່ຖືກສີດປະສົມກັບສິ່ງສົກກະປົກ, ຊີວິດຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການຈະຫຼຸດລົງ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການຫຼຸດຜ່ອນປະສິດທິພາບຂອງເລເຊີ, ແຕ່ໃນເວລາດຽວກັນມັນຈະເພີ່ມອັດຕາການໂມດູນຂອງເລເຊີ, ດັ່ງນັ້ນບາງຄັ້ງພາກພື້ນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ. doped ໂດຍເຈດຕະນາ. ເພີ່ມອັດຕາການໂມດູນໃນຂະນະທີ່ຮັບປະກັນການປະຕິບັດ.

ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາສາມາດເຫັນໄດ້ຈາກການແນະນໍາທີ່ຜ່ານມາຂອງ DBR ວ່າຄວາມຍາວຂອງທໍ່ທີ່ມີປະສິດຕິຜົນຂອງ VCSEL ແມ່ນຄວາມຫນາຂອງພື້ນທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວບວກກັບຄວາມເລິກເຈາະຂອງ DBR ທັງສອງດ້ານ. ພື້ນທີ່ເຄື່ອນໄຫວຂອງ VCSEL ແມ່ນບາງໆ, ແລະຄວາມຍາວໂດຍລວມຂອງຊ່ອງຄອດ resonant ແມ່ນຫຼາຍ microns. EEL ໃຊ້ການປ່ອຍອາຍພິດຂອບ, ແລະຄວາມຍາວຂອງຊ່ອງໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນຫຼາຍຮ້ອຍ microns. ດັ່ງນັ້ນ, VCSEL ມີຄວາມຍາວຕາມໂກນສັ້ນກວ່າ, ໄລຍະຫ່າງທີ່ໃຫຍ່ກວ່າລະຫວ່າງຮູບແບບຕາມລວງຍາວ, ແລະລັກສະນະຮູບແບບຕາມລວງຍາວອັນດຽວທີ່ດີກວ່າ. ນອກຈາກນັ້ນ, ປະລິມານພື້ນທີ່ເຄື່ອນໄຫວຂອງ VCSEL ຍັງນ້ອຍກວ່າ (0.07 ລູກບາດໄມຄຣອນ, ໃນຂະນະທີ່ EEL ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນ 60 ລູກບາດໄມຄຣອນ), ດັ່ງນັ້ນ, ຂອບເຂດຂອງກະແສໄຟຟ້າຂອງ VCSEL ຍັງຕໍ່າກວ່າ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການຫຼຸດຜ່ອນປະລິມານຂອງພື້ນທີ່ການເຄື່ອນໄຫວຈະຫົດຕົວຢູ່ຕາມໂກນ resonant, ເຊິ່ງຈະເພີ່ມການສູນເສຍແລະເພີ່ມຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບການ oscillation. ມັນເປັນສິ່ງຈໍາເປັນເພື່ອເພີ່ມການສະທ້ອນຂອງ resonant ຢູ່ຕາມໂກນ, ດັ່ງນັ້ນ VCSEL ຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ກະກຽມ DBR ທີ່ມີການສະທ້ອນສູງ. . ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ມີການສະທ້ອນແສງທີ່ດີທີ່ສຸດສໍາລັບຜົນຜະລິດແສງສະຫວ່າງສູງສຸດ, ເຊິ່ງບໍ່ໄດ້ຫມາຍຄວາມວ່າການສະທ້ອນແສງສູງກວ່າ, ດີກວ່າ. ວິທີການຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍແສງສະຫວ່າງແລະການກະກຽມກະຈົກສະທ້ອນສູງແມ່ນມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກທາງດ້ານເຕັກນິກສະເຫມີ.