Barrunbe bertikaleko gainazala igortzen duen laserra

Barrunbe bertikaleko gainazala igortzen duen laserra azken urteotan azkar garatzen ari den erdieroaleen belaunaldi berri bat da. "Barrunbe bertikaleko gainazaleko igorpena" deiturikoak esan nahi du laser-igorpenaren norabidea mozketa-planoaren edo substratuaren gainazalaren perpendikularra dela. Berari dagokion beste igorpen-metodo bat "ertz igorpena" deritzo. Erdieroaleen laser tradizionalak ertz-igorpen modua hartzen dute, hau da, laser igorpenaren norabidea substratuaren gainazalaren paraleloa da. Laser mota honi ertz-igorpenaren laserra (EEL) deitzen zaio. EEL-ekin alderatuta, VCSEL-ek habe-kalitate ona, modu bakarreko irteera, modulazio-banda zabalera, bizitza luzea, integrazio eta proba erraza eta abarretako abantailak ditu, beraz, oso erabilia izan da komunikazio optikoetan, pantaila optikoetan, sentsazio optikoetan eta beste batzuetan. eremuak.

"Igorpen bertikala" zer den modu intuitiboago eta zehatzago ulertzeko, lehenik eta behin VCSELen osaera eta egitura ulertu behar dugu. Hemen oxidazio mugatutako VCSEL aurkezten dugu:

VCSEL-en oinarrizko egiturak goitik behera barne hartzen ditu: P motako ukipen-elektrodo ohmikoa, P motako DBR dopatua, oxido-konfinamendu-geruza, kuantiko anitzeko eskualde aktiboa, N motako DBR dopatua, substratua eta N motako kontaktu elektrodo ohmikoa. Hona hemen VCSEL egituraren zeharkako ikuspegia [1]. VCSEL-en eremu aktiboa bi aldeetako DBR ispiluen artean dago, elkarrekin Fabry-Perot erresonantzia-barrunbe bat osatzen dutenak. Feedback optikoa bi aldeetako DBRek ematen dute. Normalean, DBR-ren isladagarritasuna % 100etik hurbil dago, eta goiko DBR-ren isladapena nahiko baxuagoa den bitartean. Funtzionamenduan zehar, korrontea eremu aktiboaren gaineko oxido-geruzaren bidez injektatzen da bi aldeetako elektrodoen bidez, eta horrek erradiazio estimulatua sortuko du eremu aktiboan laser irteera lortzeko. Laserraren irteerako noranzkoa eremu aktiboaren gainazalearekiko perpendikularra da, konfinamendu-geruzaren gainazaletik igarotzen da eta islapen baxuko DBR ispilutik igortzen da.

Oinarrizko egitura ulertu ondoren, erraz uler daiteke zer esan nahi duten "igorpen bertikala" eta "igorpen paraleloa" deritzonak hurrenez hurren. Hurrengo irudian VCSEL eta EEL-en argi-igorpen metodoak erakusten dira [4]. Irudian agertzen den VCSEL beheko igorpen modua da, eta goiko igorpen moduak ere badaude.

Laser erdieroaleetarako, elektroiak eremu aktiboan injektatzeko, eremu aktiboa normalean PN juntura batean jartzen da, elektroiak eremu aktiboan N geruzaren bidez injektatzen dira eta zuloak P geruzaren bidez eremu aktiboan sartzen dira. Laser eraginkortasun handia lortzeko, eskualde aktiboa, oro har, ez da dopatzen. Hala ere, txip erdieroalean hondoko ezpurutasunak daude hazkuntza-prozesuan, eta eskualde aktiboa ez da erdieroale ideal bat. Injektatutako eramaileak ezpurutasunekin konbinatzen direnean, eramaileen bizitza murriztuko da, eta, ondorioz, laserren lasing-eraginkortasuna murrizten da, baina, aldi berean, laserren modulazio-tasa handituko da, beraz, batzuetan eskualde aktiboa da. nahita dopatua. Handitu modulazio-tasa errendimendua bermatuz.

Horrez gain, DBRren aurreko sarreratik ikus dezakegu VCSEL-en barrunbearen luzera eraginkorra eremu aktiboaren lodiera gehi DBRren sartze-sakonera bi aldeetan dela. VCSELen eremu aktiboa mehea da, eta erresonantzia-barrunbearen luzera orokorra hainbat mikra izan ohi da. EELek ertz-igorpena erabiltzen du, eta barrunbearen luzera, oro har, ehunka mikrakoa da. Hori dela eta, VCSEL-ek barrunbearen luzera laburragoa du, luzetarako moduen arteko distantzia handiagoa eta luzerako modu bakarreko ezaugarri hobeak ditu. Horrez gain, VCSEL-en eremu aktiboaren bolumena ere txikiagoa da (0,07 mikra kubiko, EEL, berriz, 60 mikra kubikoa), beraz, VCSELen atalase-korrontea ere txikiagoa da. Hala ere, eremu aktiboaren bolumena murrizteak erresonantzia-barrunbea txikitzen du, eta horrek galera handituko du eta oszilaziorako beharrezkoa den elektroi-dentsitatea handituko du. Beharrezkoa da erresonantzia-barrunbearen erreflektibitatea handitzea, beraz, VCSEL-ek islapen handiko DBR bat prestatu behar du. . Hala ere, argiaren irteera maximorako isladatze optimoa dago, eta horrek ez du esan nahi zenbat eta erreflektibitate handiagoa izan, orduan eta hobeto. Argi-galera murriztea eta islatasun handiko ispiluak nola prestatu beti izan da zailtasun teknikoa.