VCSEL

[v'ɪxl]

Der VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) ist ein Halbleiterlaser, bei dem das Licht senkrecht zur Ebene des Halbleiterchips abgestrahlt wird, im Gegensatz zum herkömmlichen Kantenemitter, bei dem das Licht an ein oder zwei Flanken des Chips austritt.

Table of contents
1 Merkmale
2 Anwendungen
3 Struktur
4 Historisches
5 Weblinks

Merkmale

Anwendungen

Struktur

Der Laserresonator wird durch zwei parallel zur Ebene des Wafer angeordnete DBR-Spiegel (Distributed Bragg-Reflector) gebildet, zwischen denen eine aktive Zone (üblicherweise mit zweidimensionalen Quantentöpfen) für die Erzeugung des Laserlichts eingebettet ist. Derartige planare DBR-Spiegel sind aus Schichten mit abwechselnd niedrigem und hohem Brechungsindex aufgebaut, die jeweils eine Dicke von einem Viertel der Laserwellenlänge im Material haben. Dadurch werden die im VCSEL erforderlichen Intensitätsreflektivitäten von über 99% realisiert. Aufgrund der kleinen Abmessungen des eigentlichen Lasers von nur wenigen Mikrometern in jeder Richtung haben VCSEL kleinere Ausgangsleistungen im Vergleich zu Kantenemitteren.

Man unterscheidet optisch gepumpte VCSEL, bei denen die aktive Zone von aussen mit Licht kürzerer Wellenlänge zum Strahlen angeregt wird, und elektrisch gepumpte VCSEL, die eine p-i-n-Diode darstellen.

VCSEL für Wellenlängen zwischen 650 nm und 1300 nm basieren praktisch ausschliesslich auf GaAs-Wafern, während bei Wellenlängen zwischen 1300 nm und 2000 nm (sog. langwellige VCSEL) zumindest die aktive Zone auf InP basiert. VCSEL mit noch höherer Wellenlänge sind derzeit experimentell und zumeist optisch gepumpt.

Sonderformen

Historisches

Den ersten VCSEL haben 1979 Soda, Iga, Kitahara und Suematsu vorgestellt, jedoch wurden Bauelemente mit einem Schwellstrom unter 1 mA erst 1989 präsentiert. Heute haben VCSEL die Kantenemitter bei optischen Kurzstreckenverbindungen wie Gigabit Ethernet oder Fibre Channel verdrängt.

Weblinks