VCSEL主要由三部分组成,即激光工作物质欧洲杯-米乐M6官方网站、崩浦源和光学谐振腔。工作物质是发出激光的物质,但不是任何时刻都能发出激光,必须通过崩浦源对其进行激励,形成粒子数反转,发出激欧洲杯-米乐M6官方网站光,但这样得到的激光寿命很短,强度也不会太高,并且光波模式多,方向性很差。所以还必须经过顶部反射镜(Top Mirror)和底部反射镜( Bottom Mirror)组成的谐振腔,在激光腔(Laser Cavity)内放大与振荡,并由顶部反射镜(Top Mirror)输出,而且输 出的光线只集中在中间不带有氧化层(Oxide Layers)的部分输出。这样就形成了垂直腔面的激光发射,从而得到稳定、持续、有一定功率的高质量激光。结构示意图如下图所示:
VCSEL的发光原理:VCSEL常用的原材料有砷化镓、磷化铟或氮化镓等发光化合物半导体。衬底方面,不同材料衬底厚底不同,但总体厚度约100-150um,在制作时保留300-600um厚,方便机器手抓取。外延方面,共200多层,总厚度才8-10um(包括谐振腔),外延片不能太厚,主要原因是MOCVD烤炉的时间效率(10um需要烤10小时)及偏差(越高越容易走形)考虑。VCSEL与其它半导体激光发光原理一样,首先要实现能量激发,通过外加能量激发半导体的电子由价带跃迁到导带,当电子由导带返回价带时,将能量以光能的型式释放出来。然后依靠上下两个DBR反射镜和增益物质组成的谐振腔实现共振放大,谐振腔使激发出来的光在上下两个DBR反射镜之间反射(谐振腔长200nm,来回几千次后,总路径可长达4mm),不停地通过发光区吸收光能,使受激光多次能量反馈而形成激光。
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