Dikey kavite (oyuk) yüzey emitleyici lazer (VCSEL), enjeksiyon
yarıiletken lazerdir; bir boyutlu fotonik kristaller biçimindeki oyuk aynaları,
kuantum-kuyu heteroyapıların aktif bölgesi üstünde ve altında bulunur.
Kuantum heteroyapılarda ulaşılabilen büyük kazanım değerleri, radyasyonun,
heterobağlantının ucundan değil, yüzeyinden emitlendiği lazerler yaratılmasını
mümkün kılar. Bu gibi lazerler,
temel elementlerin düzenlenmesinden dolayı ‘dikey kavite lazerler’ olarak
adlandırılır (Şekil-1). Geleneksel lazerlerinin geometrisinin aksine, dikey
kaviteli lazerlerdeki kavite ekseni heteroyapının düzlemine diktir ve
heteroyapının kalınlığına eşit olan aktif bölgenin uzunluğu çok küçüktür
(genellikle birkaç mikrometre). Kavite aynaları, ışıma yapan yüzeylere
uygulanır ve bu sayede elektrik akımı geçer. Bunlar, farklı kırılma indeksli
değişen dörtlü-dalga tabakaları şeklinde yapılırlar.
Dikey kavite
lazerlerde maksimum kazanç, heterobağlantıya dikey doğrultuda sağlanmalıdır. Aktif
ortamın etkin kazancının 1000 cm-1'i aşması gerektiğinden, aktif
bölgede kuantum kuyular, kuantum teller veya kuantum noktalar içeren çift
heteroyapılar kullanılır. Kuantum telleri, eksenlerinin yönünde yüksek kazanç
sağlayabildiğinden tercih edilebilir; ancak, gerekli kalitede kuantum tellerine
dayalı aktif ortam elde etme teknolojisi henüz tam olarak geliştirilmemiştir.
Bu nedenle, dikey kavite lazerlerin aktif bölgesi genelde kuantum kuyular veya
kuantum noktalar takımından oluşur.
Dikey kavite lazerlerdeki kavite sadece birkaç dalgaboyu uzunluğundadır.
Boylamasına modlar arasındaki mesafe büyüktür, bu da lazerin tek frekans
modunda çalışmasını kolaylaştırır.
Şekil-1: Dikey
kavite yüzey emisyon yarıiletken lazer
Şekil-2: (a) Basit bir VCSEL
yapının diyagramı. (b) gerçek bir VCSEL yapısı (taban-emitli çoklu-kuantum kuyu
VCSEL)
