Para comprender de manera más intuitiva y específica lo que es una "emisión vertical", primero necesitamos entender la composición y estructura del vcsel. Aquí presentamos el vcsel limitado por oxidación:
La estructura básica del vcsel incluye: electrodo de contacto ohmico tipo p, dbr dopado tipo p, capa límite de óxido, región activa de pozo cuántico múltiple, dbr dopado tipo n, sustrato y circuito de contacto ohmico tipo N de arriba a abajo. Esta es la sección transversal de la estructura vcsel [1]. La zona activa del vcsel está intercalada entre los espejos dbr de ambos lados, que juntos forman un resonador Fabry - perot. La retroalimentación óptica es proporcionada por dbr en ambos lados. Por lo general, la reflectividad del dbr es cercana al 100%, mientras que la reflectividad del dbr superior es relativamente baja. Durante la operación, la corriente se inyecta a través de una capa de óxido por encima de la zona activa a través de electrodos en ambos lados, lo que formará radiación estimulada en la zona activa para lograr la salida láser. La Dirección de salida del láser es perpendicular a la superficie de la zona activa, pasa por la superficie de la capa límite y se emite desde el espejo dbr de baja reflectividad.
Después de entender la estructura básica, es fácil entender lo que significan las llamadas "emisiones verticales" y "emisiones paralelas", respectivamente. La siguiente imagen muestra los métodos de luminiscencia de vcsel y Eel [4], respectivamente. El vcsel que se muestra en la imagen es el modo de lanzamiento inferior y también tiene el modo de lanzamiento superior.
En el caso de los láseres semiconductores, para inyectar electrones en la región activa, la región activa se coloca generalmente en la Unión pnn, los electrones se inyectan en la región activa a través de la capa n y los agujeros se inyectan en la región activa a través de la capa p. Para obtener una alta eficiencia de emisión láser, generalmente no se dopado con la región activa. Sin embargo, durante el crecimiento, hay impurezas de fondo en el Chip Semiconductor y la región activa no es un semiconductor intrínseco ideal. Cuando los transportistas inyectados se combinan con impurezas, la vida útil de los transportistas se reduce, lo que resulta en una menor eficiencia de emisión láser del láser, pero al mismo tiempo aumenta la velocidad de modulación del láser, por lo que a veces la región activa se dopado intencionalmente. Mejorar la velocidad de modulación al tiempo que se garantiza el rendimiento.
Además, podemos ver en la introducción anterior frente al dbr que la longitud efectiva de la cavidad del vcsel es el grosor de la zona activa más la profundidad de penetración del dbr en ambos lados. La zona activa del vcsel es muy delgada y la longitud total del resonador suele ser de unos pocos micras. El Eel utiliza emisiones de borde y la longitud de la cavidad suele ser de cientos de micras. Por lo tanto, el vcsel tiene una longitud de cavidad más corta, una mayor distancia entre los modos longitudinales y un mejor modelo longitudinal único. Además, el volumen de la zona activa del vcsel también es más pequeño (0,07 micras cúbicos, mientras que el Eel suele ser de 60 micras cúbicos), por lo que la corriente umbral del vcsel también es más baja. Sin embargo, reducir el volumen de la zona activa hace que el resonador se contraiga, lo que aumentará la pérdida y aumentará la densidad electrónica necesaria para la oscilación. Es necesario mejorar la reflectividad del resonador, por lo que vcsel necesita preparar un dbr con alta reflectividad. Sin embargo, para la salida máxima de luz, existe una reflectividad óptima, lo que no significa que cuanto mayor sea la reflectividad, mejor. Cómo reducir la pérdida de luz y preparar espejos de alta reflectividad siempre ha sido un problema técnico.
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