Для более интуитивного и конкретного понимания того, что такое « вертикальный запуск», нам нужно сначала понять состав и структуру VCSEL. Здесь мы представляем VCSEL с ограниченным окислением:
Базовая структура VCSEL сверху вниз включает в себя: Ом - контактный электрод P - типа, DBR - легированный P - тип, оксидный ограничительный слой, активную область мультиквантовой ловушки, N - легированный DBR, подложку и Ом - контактную схему N - типа. Вот график сечения структуры VCSEL [1]. Активные области VCSEL зажаты между зеркалами DBR с обеих сторон, которые вместе образуют резонаторы Fabry - Perot. Оптическая обратная связь обеспечивается DBR с обеих сторон. Как правило, отражательная способность DBR близка к 100%, в то время как отражательная способность верхнего DBR относительно низка. Во время работы ток вводится через оксидный слой над активной зоной через электроды с обеих сторон, которые образуют возбужденное излучение в активной зоне для достижения лазерного выхода. Выходное направление лазера перпендикулярно поверхности активной зоны, проходит через поверхность ограничительного слоя и излучается из отражателя DBR с низкой отражательной способностью.
Понимая базовую структуру, легко понять, что означают так называемые "вертикальные выбросы" и "параллельные выбросы" соответственно. На рисунке ниже показаны световые методы VCSEL и EEL соответственно [4]. VCSEL, показанный на рисунке, представляет собой нижний режим запуска, а также верхний режим запуска.
Для полупроводниковых лазеров, чтобы ввести электроны в активную область, активная область обычно помещается в PN - узел, электроны вводятся в активную область через слой N, а дырки вводятся в активную область через слой P. Для получения высокой эффективности лазерной эмиссии активные зоны обычно не смешиваются. Однако во время роста в полупроводниковых чипах присутствуют фоновые примеси, а активная область не является идеальным собственным полупроводником. Когда вводимый носитель связывается с примесью, срок службы носителя уменьшается, что приводит к снижению эффективности лазерной эмиссии лазера, но в то же время увеличивает скорость модуляции лазера, поэтому иногда активная область преднамеренно смешивается. Повышение скорости модуляции при обеспечении производительности.
Кроме того, как мы видели в предыдущих представлениях DBR, эффективная длина полости VCSEL - это толщина активной зоны плюс глубина проникновения DBR с обеих сторон. Активная область VCSEL тонкая, а общая длина резонатора обычно составляет несколько микрон. EEL излучается по краям, а длина полости обычно составляет несколько сотен микрон. Таким образом, VCSEL имеет более короткую длину полости, большее расстояние между продольными модулями и лучшую однопродольную модель. Кроме того, активная зона VCSEL имеет меньший размер (0,07 кубических микрон, в то время как EEL обычно составляет 60 кубических микрон), поэтому пороговый ток VCSEL также ниже. Однако уменьшение объема активной зоны приведет к сокращению резонатора, что увеличит потери и увеличит плотность электронов, необходимых для колебаний. Необходимо увеличить альбедо резонатора, поэтому VCSEL необходимо подготовить DBR с высоким альбедом. Однако для максимального светового выхода существует оптимальная отражательная способность, которая не означает, что чем выше отражательная способность, тем лучше. Как уменьшить потери света, подготовка высокоотражающих зеркал всегда была технической проблемой.
Box optronics
Box optronics
'sales@boxoptronics.com'