Laser de emissão de superfície de cavidade externa vertical - Vertical-external-cavity surface-emitting-laser

Um laser de emissão de superfície de cavidade externa vertical ( VECSEL ) é um pequeno laser semicondutor semelhante a um laser de emissão de superfície de cavidade vertical (VCSEL). Os VECSELs são usados ​​principalmente como dispositivos de infravermelho próximo em resfriamento a laser e espectroscopia , mas também foram explorados para aplicações como telecomunicações .

Comparações com VCSELs

Ao contrário de um VCSEL, no qual dois espelhos de alto reflexo são incorporados à estrutura do laser para formar a cavidade óptica, em um VECSEL um dos dois espelhos é externo à estrutura do diodo . Como resultado, a cavidade inclui uma região de espaço livre. Uma distância típica do diodo ao espelho externo seria de 1 cm. Vários trabalhadores demonstraram VECSELs com bombeamento óptico e eles continuam a ser desenvolvidos para muitas aplicações, incluindo fontes de laser de diodo de alta potência para uso em usinagem industrial (corte, puncionamento, etc.) devido à sua alta potência incomum (veja abaixo) e eficiência quando bombeados por barras de laser de diodo multi-modo. Esses lasers estão em processo de desafiar os lasers convencionais de alta potência, como os de estado sólido (por exemplo, Nd: YAG) e os lasers de dióxido de carbono para operações de usinagem.

No entanto, VECSELs eletricamente bombeados (outra questão inteiramente), foram ideia de Aram Mooradian , um engenheiro conhecido por contribuições fundamentais para estudos de largura de linha de laser de diodo, que trabalhou por muitos anos no Laboratório Lincoln do MIT em Lexington, Massachusetts . Mooradian formou uma empresa, Novalux, Inc., que foi a primeira a demonstrar VECSELs (que eles chamaram de "NECSELs"). As aplicações para VECSELs com bombeamento elétrico incluem a duplicação da frequência de emissores VECSEL próximos ao infravermelho para obter fontes compactas e poderosas de luz azul e verde de modo único para fins de exibição de projeção.

Ganho de semicondutor

Uma das características mais interessantes de qualquer VECSEL é a espessura da região de ganho do semicondutor na direção de propagação, inferior a 100 nm. Em contraste, um laser semicondutor convencional no plano implica a propagação da luz em distâncias de 250 μm para cima até 2 mm ou mais. O significado da distância de propagação curta é que ela minimiza o efeito de não linearidades "antiguidade" (o mesmo fenômeno é coincidentemente quantificado pelo fator de aumento de largura de linha relacionado ao trabalho anterior de Mooradian mencionado acima) na região de ganho do laser de diodo. O resultado é um feixe óptico de modo único de grande seção transversal que não pode ser obtido a partir de lasers de diodo no plano (também conhecidos como "emissores de borda").

Em um VECSEL, o espelho externo permite que uma área significativamente maior do diodo participe da geração de luz em um único modo, resultando em uma potência muito maior do que seria possível. Os VCSELs monolíticos emitem potências na faixa de miliwatts. Em contraste, na "Conferência sobre Lasers e Eletro-Óptica" da Optical Society of America de 2004, realizada em San Francisco, Califórnia , uma empresa (Coherent, Inc.) anunciou emissão de modo único de onda contínua de 45 watts de um VECSEL com bomba óptica. Inúmeras outras empresas e organizações em todo o mundo adotaram a arquitetura opticamente bombeada por sua simplicidade.

Referências