عمودی گہا کی سطح کو خارج کرنے والے سیمی کنڈکٹر لیزر (VCSEL) کا تعارف

عمودی گہا کی سطح کے اخراج کا تعارفسیمی کنڈکٹر لیزر(VCSEL)
عمودی بیرونی گہا کی سطح سے خارج ہونے والے لیزرز کو 1990 کی دہائی کے وسط میں ایک اہم مسئلے پر قابو پانے کے لیے تیار کیا گیا تھا جس نے روایتی سیمی کنڈکٹر لیزرز کی ترقی کو متاثر کیا ہے: بنیادی ٹرانسورس موڈ میں اعلی بیم کوالٹی کے ساتھ ہائی پاور لیزر آؤٹ پٹ کیسے تیار کیے جائیں۔
عمودی بیرونی گہا سطح سے خارج کرنے والے لیزرز (ویسیلز)، جسے بھی کہا جاتا ہے۔سیمی کنڈکٹر ڈسک لیزرز(SDL)، لیزر فیملی کے نسبتاً نئے رکن ہیں۔ یہ سیمی کنڈکٹر گین میڈیم میں کوانٹم کی مادی ساخت اور موٹائی کو تبدیل کر کے اخراج طول موج کو ڈیزائن کر سکتا ہے، اور انٹرا کیویٹی فریکوئنسی دگنی کے ساتھ مل کر الٹرا وائلٹ سے لے کر دور اورکت تک وسیع طول موج کی حد کا احاطہ کر سکتا ہے، کم ڈائیورجن کو برقرار رکھتے ہوئے ہائی پاور آؤٹ پٹ حاصل کر سکتا ہے۔ زاویہ سرکلر سڈول لیزر بیم۔ لیزر ریزونیٹر گین چپ کے نیچے والے DBR ڈھانچے اور بیرونی آؤٹ پٹ کپلنگ مرر پر مشتمل ہے۔ یہ منفرد بیرونی ریزونیٹر ڈھانچہ آپٹیکل عناصر کو گہا میں داخل کرنے کی اجازت دیتا ہے جیسے فریکوئنسی ڈبلنگ، فریکوئنسی فرق، اور موڈ لاکنگ، VECSEL کو ایک مثالی بناتا ہے۔لیزر ذریعہبائیو فوٹونکس، سپیکٹروسکوپی سے لے کر ایپلی کیشنز کے لیے،لیزر دوا، اور لیزر پروجیکشن۔
VC-سطح سے خارج ہونے والے سیمی کنڈکٹر لیزر کا ریزونیٹر ہوائی جہاز پر کھڑا ہے جہاں فعال خطہ واقع ہے، اور اس کی آؤٹ پٹ لائٹ فعال خطے کے ہوائی جہاز پر کھڑی ہے، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ VCSEL کے منفرد فوائد ہیں، جیسے چھوٹے سائز، اعلی تعدد، اچھی بیم کوالٹی، بڑے گہا کی سطح کو پہنچنے والے نقصان کی حد، اور نسبتاً آسان پیداواری عمل۔ یہ لیزر ڈسپلے، آپٹیکل کمیونیکیشن اور آپٹیکل کلاک کی ایپلی کیشنز میں بہترین کارکردگی دکھاتا ہے۔ تاہم، VCsels واٹ کی سطح سے اوپر ہائی پاور لیزرز حاصل نہیں کر سکتے ہیں، لہذا انہیں اعلی طاقت کی ضروریات والے فیلڈز میں استعمال نہیں کیا جا سکتا۔

VCSEL کا لیزر ریزونیٹر ایک تقسیم شدہ بریگ ریفلیکٹر (DBR) پر مشتمل ہے جو فعال خطے کے اوپری اور نچلے دونوں اطراف میں سیمی کنڈکٹر مواد کے ملٹی لیئر ایپیٹیکسیل ڈھانچے پر مشتمل ہے، جو اس سے بہت مختلف ہے۔لیزرEEL میں کلیویج جہاز پر مشتمل ریزونیٹر۔ VCSEL آپٹیکل ریزونیٹر کی سمت چپ کی سطح پر کھڑی ہوتی ہے، لیزر آؤٹ پٹ بھی چپ کی سطح پر کھڑا ہوتا ہے، اور DBR کے دونوں اطراف کی عکاسی EEL سلوشن ہوائی جہاز کی نسبت بہت زیادہ ہوتی ہے۔
VCSEL کے لیزر ریزونیٹر کی لمبائی عام طور پر چند مائکرون ہوتی ہے، جو EEL کے ملی میٹر ریزونیٹر سے بہت چھوٹی ہوتی ہے، اور گہا میں آپٹیکل فیلڈ دولن سے حاصل ہونے والا یک طرفہ فائدہ کم ہوتا ہے۔ اگرچہ بنیادی ٹرانسورس موڈ آؤٹ پٹ حاصل کیا جاسکتا ہے، آؤٹ پٹ پاور صرف کئی ملی واٹس تک پہنچ سکتی ہے۔ VCSEL آؤٹ پٹ لیزر بیم کا کراس سیکشن پروفائل سرکلر ہے، اور ڈائیورجینس اینگل کنارے سے خارج ہونے والی لیزر بیم سے بہت چھوٹا ہے۔ VCSEL کی اعلیٰ پاور آؤٹ پٹ حاصل کرنے کے لیے، زیادہ فائدہ فراہم کرنے کے لیے برائٹ ریجن کو بڑھانا ضروری ہے، اور برائٹ ریجن میں اضافے سے آؤٹ پٹ لیزر ملٹی موڈ آؤٹ پٹ بن جائے گا۔ ایک ہی وقت میں، ایک بڑے برائٹ خطے میں یکساں کرنٹ انجیکشن حاصل کرنا مشکل ہے، اور ناہموار کرنٹ انجیکشن فضلے کی گرمی کے جمع ہونے کو بڑھا دے گا۔ مختصر یہ کہ، VCSEL معقول ساختی ڈیزائن کے ذریعے بنیادی موڈ سرکلر سمیٹرک اسپاٹ کو آؤٹ پٹ کر سکتا ہے، لیکن جب آؤٹ پٹ سنگل موڈ ہوتا ہے تو آؤٹ پٹ پاور کم ہوتی ہے۔ اس لیے، ایک سے زیادہ VCsels کو اکثر آؤٹ پٹ موڈ میں ضم کیا جاتا ہے۔