ဒေါင်လိုက် အခေါင်းပေါက် မျက်နှာပြင် ထုတ်လွှတ်ခြင်း မိတ်ဆက်တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း လေဆာ(VCSEL)
ရိုးရာ semiconductor laser များ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုကို နှောင့်ယှက်နေသော အဓိကပြဿနာတစ်ခုဖြစ်သည့် အခြေခံ transverse mode တွင် မြင့်မားသော beam quality ဖြင့် မြင့်မားသော power laser output များကို မည်သို့ထုတ်လုပ်ရမည်ကို ကျော်လွှားရန်အတွက် vertical external cavity surface-emitting laser များကို ၁၉၉၀ ပြည့်လွန်နှစ်များအလယ်ပိုင်းတွင် တီထွင်ခဲ့သည်။
ဒေါင်လိုက် ပြင်ပအခေါင်းပေါက် မျက်နှာပြင်ထုတ်လွှတ်သော လေဆာများ (Vecsels)၊ ဟုလည်း လူသိများသည်တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း ဒစ်စ် လေဆာများ(SDL) တို့သည် လေဆာမိသားစု၏ နှိုင်းရအားဖြင့် အဖွဲ့ဝင်အသစ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် semiconductor gain medium ရှိ quantum well ၏ ပစ္စည်းဖွဲ့စည်းမှုနှင့် အထူကို ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် emission wavelength ကို ဒီဇိုင်းဆွဲနိုင်ပြီး intracavity frequency doubling နှင့် ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့် ultraviolet မှ far infrared အထိ ကျယ်ပြန့်သော wavelength range ကို လွှမ်းခြုံနိုင်ပြီး low divergence Angle circular symmetric laser beam ကို ထိန်းသိမ်းထားစဉ်တွင် high power output ကို ရရှိစေပါသည်။ လေဆာ resonator ကို gain chip ၏ အောက်ခြေ DBR ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် external output coupling mirror တို့ဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်။ ဤထူးခြားသော external resonator ဖွဲ့စည်းပုံသည် frequency doubling၊ frequency difference နှင့် mode-locking ကဲ့သို့သော လုပ်ဆောင်ချက်များအတွက် cavity ထဲသို့ optical element များကို ထည့်သွင်းနိုင်စေပြီး VECSEL ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်စေသည်။လေဆာရင်းမြစ်ဇီဝဖိုတနစ်၊ ရောင်စဉ်တိုင်းတာမှုမှသည် အသုံးချမှုများအတွက်လေဆာဆေးပညာနှင့် လေဆာပရိုဂျက်ရှင်း။
VC-မျက်နှာပြင်ထုတ်လွှတ်သော semiconductor laser ၏ resonator သည် active region တည်ရှိရာ မျက်နှာပြင်နှင့် ထောင့်မှန်ကျပြီး ၎င်း၏ output light သည် ပုံတွင်ပြထားသည့်အတိုင်း active region ၏ မျက်နှာပြင်နှင့် ထောင့်မှန်ကျသည်။ VCSEL တွင် အရွယ်အစားသေးငယ်ခြင်း၊ မြင့်မားသောကြိမ်နှုန်း၊ ကောင်းမွန်သော beam quality၊ ကြီးမားသော cavity မျက်နှာပြင်ပျက်စီးမှု threshold နှင့် ရိုးရှင်းသော ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်ကဲ့သို့သော ထူးခြားသော အားသာချက်များရှိသည်။ ၎င်းသည် laser display၊ optical communication နှင့် optical clock အသုံးချမှုများတွင် အလွန်ကောင်းမွန်သောစွမ်းဆောင်ရည်ကို ပြသသည်။ သို့သော် VCsels များသည် watt level အထက် high-power laser များကို မရရှိနိုင်သောကြောင့် high power requirements ရှိသော field များတွင် အသုံးပြု၍မရပါ။
VCSEL ၏ လေဆာပဲ့တင်ထပ်စက်ကို တက်ကြွသောဒေသ၏ အပေါ်နှင့်အောက် နှစ်ဖက်စလုံးတွင် semiconductor ပစ္စည်း၏ multi-layer epitaxial ဖွဲ့စည်းပုံဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသော distributed Bragg reflector (DBR) ဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားပြီး ၎င်းသည် ၎င်းနှင့် အလွန်ကွာခြားပါသည်။လေဆာEEL ရှိ cleavage plane ဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသော resonator။ VCSEL optical resonator ၏ ဦးတည်ရာသည် chip မျက်နှာပြင်နှင့် ထောင့်မှန်ကျပြီး laser output သည်လည်း chip မျက်နှာပြင်နှင့် ထောင့်မှန်ကျကာ DBR ၏ နှစ်ဖက်စလုံး၏ reflectivity သည် EEL solution plane ထက် များစွာပိုမိုမြင့်မားသည်။
VCSEL ရဲ့ laser resonator ရဲ့ အရှည်က ယေဘုယျအားဖြင့် မိုက်ခရွန်အနည်းငယ်သာရှိပြီး EEL ရဲ့ millimeter resonator ထက် အများကြီးသေးငယ်ပြီး cavity ထဲက optical field oscillation ကနေ ရရှိတဲ့ one-way gain ကလည်း နည်းပါတယ်။ fundamental transverse mode output ကို ရရှိနိုင်ပေမယ့် output power က milliwatt အတော်များများသာ ရောက်ရှိနိုင်ပါတယ်။ VCSEL output laser beam ရဲ့ cross-section profile က စက်ဝိုင်းပုံဖြစ်ပြီး divergence Angle က edge-emitting laser beam ထက် အများကြီးသေးငယ်ပါတယ်။ VCSEL ရဲ့ high power output ကို ရရှိဖို့အတွက် gain ပိုမိုရရှိစေဖို့ luminous region ကို တိုးမြှင့်ဖို့ လိုအပ်ပြီး luminous region တိုးလာခြင်းက output laser ကို multi-mode output ဖြစ်လာစေပါလိမ့်မယ်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပဲ luminous region ကြီးတစ်ခုမှာ uniform current injection ကို ရရှိဖို့ ခက်ခဲပြီး မညီမညာ current injection က waste heat accumulation ကို ပိုဆိုးစေပါတယ်။ အတိုချုပ်ပြောရရင် VCSEL ဟာ ကျိုးကြောင်းဆီလျော်တဲ့ structural design ကနေတစ်ဆင့် basic mode circular symmetric spot ကို output လုပ်နိုင်ပါတယ်၊ ဒါပေမယ့် output က single mode ဖြစ်တဲ့အခါ output power နည်းပါးပါတယ်။ ဒါကြောင့် VCsels အများအပြားကို output mode မှာ မကြာခဏ ပေါင်းစပ်ထည့်သွင်းလေ့ရှိပါတယ်။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၄ ခုနှစ်၊ မေလ ၂၁ ရက်