ออปติกและโฟโตนิกส์

คุณลักษณะที่มีค่าที่สุดสำหรับเลเซอร์คืออะไร? บางคนอาจโต้แย้งในเรื่องประสิทธิภาพ เพื่อให้เลเซอร์สามารถทำงานออกจากแบตเตอรี่ได้ คนอื่นๆ อาจชอบอุปกรณ์ที่สามารถเปิดและปิดด้วยความเร็วสูง จึงสามารถส่งข้อมูลจำนวนมหาศาลได้ นอกจากนี้ยังมีผู้ที่ให้ค่าพรีเมียมกับโปรไฟล์การปล่อยก๊าซแบบวงกลม ทำให้การโฟกัสของลำแสงง่ายขึ้น หรือโต้แย้งว่าสิ่งที่สำคัญที่สุดคือการเข้ากันได้กับการผลิต

ที่มีต้นทุนต่ำ

และมีปริมาณมากทำเครื่องหมายที่ช่องเหล่านี้และอีกมากมายคือ ช่องแนวตั้ง เลเซอร์เปล่งพื้นผิว เสนอครั้งแรกโดย ในปี 1977 เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ประเภทนี้ยังมีชื่อเสียงในด้านความเสถียรของอุณหภูมิ เช่นเดียวกับกระแสไฟที่ต่ำมากที่จำเป็นในการเปิดเครื่อง ลูกพี่ลูกน้องเปล่งแสงที่ขอบ

ซึ่งใช้ในเครื่องเล่นซีดีและบลูเรย์ เครือข่ายไฟเบอร์ออปติกทางไกล และเครื่องมือเชื่อมและตัด มีคุณลักษณะเหล่านี้เพียงเล็กน้อย ซึ่งตอนนี้เริ่มทำให้ผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สังเกตเห็น แม้ว่าคุณจะยังไม่เคยได้ยินเกี่ยวกับ VCSEL แต่ก็มีโอกาสที่ดีที่คุณจะเป็นเจ้าของมัน: ชิป VCSEL สามตัว

ของ iPhone X มีบทบาทสำคัญในระบบจดจำใบหน้า ก่อนที่ iPhones จะกลายเป็นแอปพลิเคชั่นตัวร้าย ศูนย์ข้อมูลเป็นตลาดที่ใหญ่ที่สุด ด้วย VCSEL ที่ใช้ในการสื่อสารระยะสั้น ทั้งสองภาคกำลังช่วยเพิ่มยอดขาย ตามที่นักวิเคราะห์ตลาด รายได้จากการขายทั่วโลกสูงถึงเกือบ 700 ล้านดอลลาร์ในปี 2560 

และจะเพิ่มขึ้นเป็น 3.5 พันล้านดอลลาร์ในปี 2566ยอดขายอาจสูงขึ้นไปอีก หาก  สามารถขยายช่วงสเปกตรัมได้ ข้อเสนอเชิงพาณิชย์ในปัจจุบันถูกจำกัดไว้ที่สีแดงและอินฟราเรด หาก VCSEL สามารถเปล่งแสงในพื้นที่สีน้ำเงินและสีเขียวของสเปกตรัมได้ ก็จะสามารถใช้สำหรับการพิมพ์

ที่มีความละเอียดสูง การจัดเก็บข้อมูลด้วยแสงที่มีความหนาแน่นสูง และการตรวจวัดทางเคมีและชีวภาพ ยิ่งไปกว่านั้น การผสม VCSEL สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินเข้าด้วยกันจะทำให้สามารถใช้ชิปเหล่านี้ในการแสดงสีและการจัดแสงแบบเต็มสีได้ แม้ว่าความต้องการพลังงานเอาต์พุตสำหรับ จะแตกต่างกันไป

ตามการใช้งาน 

แต่ตัวเลข ที่มีประโยชน์คือ 10 mW ซึ่งเพียงพอสำหรับอุปกรณ์ความเป็นจริงเสริม ระบบฉายภาพ และจอแสดงผล ข่าวดีก็คือหลังจากกว่าทศวรรษของความคืบหน้าในการต่อสู้อย่างหนักทั้งในห้องปฏิบัติการเชิงอุตสาหกรรมและเชิงวิชาการ เกณฑ์มาตรฐานนี้ได้รับการตอบสนองแล้วสำหรับ VCSEL สีน้ำเงิน

รับบลูส์จากความสำเร็จของ VCSEL แบบอินฟราเรดและสีแดง ถนนที่ “ชัดเจน” ในการพัฒนาลูกพี่ลูกน้องสีน้ำเงินและสีเขียวคือการรักษาการออกแบบให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในขณะที่เปลี่ยนความยาวคลื่น น่าเสียดายที่ถนนที่ “ชัดเจน” กลับมีรอยกระแทกพอสมควร

หัวใจของเลเซอร์ทุกตัวคือโพรงของมัน ซึ่งเป็นที่ที่แสงถูกสร้างขึ้นและขยายเพื่อสร้างการปล่อยแสงที่ถูกกระตุ้น ช่องนี้ถูกจองไว้โดยกระจกคู่หนึ่ง ซึ่งให้การตอบสนองแบบออพติคอล ซึ่งเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการติดเลเซอร์ ใน VCSEL ช่องมีความหนาเพียงไม่กี่ไมครอน ซึ่งบางกว่าช่องทั่วไป

หลายร้อยเท่า 

(รูปที่ 1a) ช่องที่สั้นดังกล่าวทำให้อุปกรณ์เปิดและปิดได้อย่างรวดเร็ว แต่ข้อเสียคือกระจกจะต้องมีการสะท้อนแสงสูงเพื่อให้เกิดการติดกระบวนการสร้าง VCSEL แบบอินฟราเรดและสีแดงเริ่มต้นด้วยการนำแผ่นผลึกแกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) แผ่นบาง ๆ มาวางซ้อนทับกันเป็นชั้น ๆ ของ GaAs และ 

(ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาของเลเซอร์) ไม่ว่าจะเป็นอะลูมิเนียมอาร์เซไนด์ (AlAs) หรือ โลหะผสมอลูมิเนียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ (AlGaAs) ชั้นที่ซ้อนกันนี้ทำหน้าที่เป็นกระจกบานแรก ช่องที่มีพื้นที่เปล่งแสงจะถูกเพิ่มเข้าไป ตามด้วยเลเยอร์ที่ประกอบกันเป็นกระจกบานที่สอง (รูปที่ 1b) 

เพื่อกำหนดตำแหน่งที่แสงออกมาจาก VCSEL อย่างแม่นยำ รูรับแสงทรงกลมถูกสร้างขึ้นโดยการเลือกออกซิไดซ์จากภายนอกเข้าสู่ชั้นที่อุดมด้วยอะลูมิเนียมใต้กระจกด้านบน กระบวนการนี้ดำเนินต่อไปจนกระทั่งเหลือเพียงรูที่ไม่ถูกออกซิไดซ์ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่กี่ไมโครเมตร 

เนื่องจากรูนี้เป็นเพียงส่วนเดียวของชั้นที่กระแสสามารถผ่านได้รายละเอียดที่สำคัญของโครงสร้างของ VCSEL คือแต่ละชั้นในชั้นกระจกจะต้องมีความหนาเท่ากับหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่น ข้อกำหนดนี้ (และการเปลี่ยนแปลงเฟส π ที่เกิดขึ้นเมื่อแสงสะท้อนจากส่วนต่อประสานกับวัสดุที่มีดัชนีการหักเห

ของแสงสูงกว่า) ทำให้มั่นใจได้ว่าแสงทั้งหมดที่กลับมาที่โพรงมีเฟสเดียวกัน โดยไม่คำนึงว่าส่วนใดของกระจกให้แสงสะท้อน . ผลการรบกวนเชิงสร้างสรรค์ รองรับการติด VCSEL การจับคู่ หรือ AlAs เป็นสิ่งที่ดีในแง่นี้ เนื่องจากดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุแตกต่างกันมาก ซึ่งหมายความว่ามีการสะท้อน

จำนวนมากที่ส่วนต่อประสานภายในกระจก และ 20 คู่เลเยอร์หรือมากกว่านั้นต่อกระจกหนึ่งบานก็เพียงพอที่จะสะท้อนแสงได้ 99%น่าเสียดายที่สารอาร์เซไนด์ซึ่งใช้ในการผลิต LED สีแดงจำนวนนับไม่ถ้วนและเลเซอร์เปล่งแสงที่ขอบ ไม่สามารถเปล่งแสงที่ความยาวคลื่นที่สั้นกว่ามากได้ 

ทางออกที่ชัดเจนสำหรับการผลิต VCSEL สีน้ำเงินและสีเขียวคือการแทนที่ด้วยไนไตรด์ ซึ่งเป็นระบบวัสดุที่ใช้สำหรับทำ LED สีน้ำเงินและสีเขียวและเลเซอร์เปล่งขอบ ทุกทีมที่พัฒนา VCSEL สีน้ำเงินและสีเขียวได้นำแนวทางนี้ไปใช้ แต่ก็มีข้อเสียบางประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ดัชนีการหักเหของแสง

ของไนไตรด์นั้นค่อนข้างคล้ายกัน ดังนั้นการจะได้กระจกสะท้อนแสงที่เพียงพอจึงต้องใช้เลเยอร์ประมาณสองเท่า ทำให้โครงสร้างอุปกรณ์ทั้งหมดเติบโตใช้เวลานานจนเกินรับได้ความสุขอิเล็กทริก เมื่อตระหนักถึงสิ่งนี้ ซึ่งเป็นหัวหน้ากลุ่มที่ EPFL ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกไนไตรด์ VCSELs จึงเลือกที่จะเปลี่ยนกระจกด้านบนเป็นกระจก

credit: worldofwarcraftblogs.com Dialogues2004.com KilledTheJoneses.com 1000hillscc.com trtwitter.com bajoecolodge.com SnebLoggers.com withoutprescription-cialis-generic.com DailyComfortChallenge.com umweltakademie-blog.com combloglovin.com