Un láser emisor de superficie de cavidad externa vertical ( VECSEL ) es un pequeño láser semiconductor similar a un láser emisor de superficie de cavidad vertical (VCSEL). Los VECSEL se utilizan principalmente como dispositivos de infrarrojo cercano en refrigeración láser y espectroscopia , pero también se han explorado para aplicaciones como las telecomunicaciones .
Comparaciones con VCSEL
A diferencia de un VCSEL, en el que dos espejos de alta reflexión se incorporan a la estructura del láser para formar la cavidad óptica, en un VECSEL uno de los dos espejos es externo a la estructura del diodo . Como resultado, la cavidad incluye una región de espacio libre. Una distancia típica del diodo al espejo externo sería de 1 cm. Varios trabajadores demostraron VECSEL con bombeo óptico [1] y continúan desarrollándose para muchas aplicaciones, incluidas fuentes de láser de diodo de muy alta potencia para su uso en mecanizado industrial (corte, punzonado, etc.) debido a su potencia inusualmente alta (ver más abajo) y eficiencia cuando se bombea mediante barras láser de diodo multimodo. Estos láseres están en proceso [ ¿cuándo? ] de desafiar los láseres convencionales de alta potencia como los láseres de estado sólido (por ejemplo, Nd: YAG) y de dióxido de carbono para operaciones de mecanizado.
Sin embargo, los VECSEL bombeados eléctricamente (otro asunto completamente), fueron una creación de Aram Mooradian , un ingeniero conocido por sus contribuciones fundamentales a los estudios de ancho de línea de láser de diodo, que trabajó durante muchos años en el Laboratorio Lincoln del MIT en Lexington, Massachusetts . Mooradian formó una empresa, Novalux, Inc., que fue la primera en demostrar los VECSEL (a los que llamaron "NECSEL"). [2] Las aplicaciones de los VECSEL con bombeo eléctrico incluyen la duplicación de la frecuencia de los emisores VECSEL de infrarrojo cercano para obtener fuentes potentes y compactas de luz azul y verde monomodo con fines de visualización de proyección.
Ganancia de semiconductores
Una de las características más interesantes de cualquier VECSEL es la delgadez de la región de ganancia del semiconductor en la dirección de propagación, menos de 100 nm. Por el contrario, un láser semiconductor en plano convencional implica la propagación de la luz a distancias de 250 µm hacia arriba a 2 mm o más. La importancia de la distancia de propagación corta es que minimiza el efecto de las no linealidades "antiguas" (el mismo fenómeno se cuantifica casualmente por el factor de mejora del ancho de línea relacionado con el trabajo anterior de Mooradian mencionado anteriormente) en la región de ganancia del láser de diodo. El resultado es un haz óptico monomodo de sección transversal grande que no se puede obtener con láseres de diodo en plano (también conocidos como "emisores de borde").
En un VECSEL, el espejo externo permite que un área significativamente mayor del diodo participe en la generación de luz en un solo modo, lo que da como resultado una potencia mucho mayor que la que se puede obtener de otra manera. Los VCSEL monolíticos emiten potencias en el rango de milivatios bajos. Por el contrario, en la "Conferencia sobre láseres y electroóptica" de la Optical Society of America de 2004, celebrada en San Francisco, California , una empresa (Coherent, Inc.) anunció una emisión monomodo de onda continua de 45 vatios procedente de un VECSEL con bombeo óptico. Numerosas otras empresas y organizaciones en todo el mundo han adoptado la arquitectura de bombeo óptico por su simplicidad.
Referencias
- ^ Calvez, S .; Hastie, JE; Guina, M .; Okhotnikov, OG; Dawson, MD (2009). "Láseres de disco semiconductor para la generación de radiación visible y ultravioleta". Reseñas de láser y fotónica . 3 (5): 407–434. doi : 10.1002 / lpor.200810042 .
- ^ "Página de inicio de Novalux" . Archivado desde el original el 16 de junio de 2006 . Consultado el 20 de junio de 2006 .