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Le nom complet de VCSEL est Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser, qui est une sorte deLaser semi-conducteur. Actuellement, la plupart des VCSEL sont basés sur le semi-conducteur d'arséniure de gallium, et la longueur d'onde d'émission est principalement dans leProche infrarougeBande. C'est un laser qui émet une lumière laser perpendiculaire à la surface du substrat. De multiples lasers peuvent être disposés dans plusieurs directions sur le substrat pour former une source de lumière parallèle ou une source de lumière de réseau de zone. C'est l'une des principales sources de lumière dans le domaine de la communication par fibre optique ou de la détection optique.
VCSEL est une sorte de laser semi-conducteur. Son principe de fonctionnement est essentiellement le même que celui des autres lasers à semi-conducteurs, mais il existe des différences dans la conception structurelle, comme la différence entre la surface de sortie laser et le laser semi-conducteur émettant des bords. Le laser est un terme général pour générer des oscillateurs optiques et des amplificateurs optiques en utilisant une émission stimulée par des photons causée par des transitions électron-optique dans les semi-conducteurs. La génération laser doit également répondre aux trois conditions de base suivantes: 1. Établir la distribution d'inversion des porteurs dans la région active 2. Un résonateur approprié permet au rayonnement stimulé d'être renvoyé plusieurs fois pour former une oscillation laser; 3. Prévoir une injection de courant suffisamment forte pour que le gain optique soit supérieur ou égal à la somme des différentes pertes et remplisse une certaine condition de seuil actuel.
Tout d'abord, la couche active est très petite, de sorte qu'un seuil de travail très faible peut être obtenu. Si la technologie du matériau est développée, on peut s'attendre à ce qu'un seuil très bas ou même pas de dispositif émetteur de lumière de seuil;
Deuxièmement, la longueur d'onde et le seuil sont relativement insensibles aux changements de température (bien sûr, VCSEL lui-même est également un type de laser semi-conducteur, de sorte qu'il ne peut pas échapper au devenir de l'influence de la température sur lui. Le coefficient de dérive de température de sa longueur d'onde par rapport aux changements de température est d'environ 0.06 nm/℃, ce qui est beaucoup plus petit que 0.3 nm/℃ du laser FP.);
Troisièmement, la magnitude de la longueur de la cavité est similaire à la longueur d'onde, voire plus petite (magnitude d'une demi-longueur d'onde), de sorte que l'intervalle de mode longitudinal est grand et une sortie de mode longitudinal unique peut être réalisée;
Forth, une fréquence d'oscillation de relaxation plus grande peut être obtenue, obtenant ainsi une fréquence de modulation plus élevée;
Cinquième, spot lumineux circulaire sortant, facile à coupler avec la fibre optique;
Sixièmement, le paquet est simple et peut former un réseau laser bidimensionnel;
Septièmement, la vie professionnelle attendue est de 100,000 heures et plus.
Avec la pénétration de la commercialisation de VCSEL dans divers champs de communication optique, afin de répondre à l'application dans divers scénarios, d'une part, haute vitesse, faible consommation d'énergie, et une large plage de températures de fonctionnement sont devenues une nouvelle direction pour l'optimisation et le développement des VCSEL de communication optique. Les lasers VCSEL ont une bande passante de modulation et un taux de transmission élevés dans la communication; consommation d'énergie plus faible; densité de canal de transmission plus élevée et technologie de modulation à plusieurs niveaux; plage de température de fonctionnement plus large; bande de couverture plus large. D'autre part, les VCSEL ont commencé à montrer leurs avantages en termes de consommation d'énergie, de coût de fabrication, d'intégration, de dissipation thermique, etc. en raison de leurs caractéristiques structurelles uniques, et sont largement utilisés dans les domaines de l'électronique industrielle et grand public, devenant le chouchou de la détection optique proche infrarouge dans divers domaines.
