Vertical cavity surface emitting laser (VCSEL)

Een vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) is een gespecialiseerde laserdiode die belooft een revolutie teweeg te brengen in de glasvezelcommunicatie door de efficiëntie te verbeteren en de datasnelheid te verhogen. Het acroniem VCSEL wordt uitgesproken als 'vixel.'

Eldere laserdiodes, edge-emitting diodes genoemd, zenden coherent licht of infrarood (IR) energie uit parallel aan de grenzen tussen de halfgeleiderlagen. De VCSEL zendt zijn coherente energie loodrecht op de grenzen tussen de lagen uit. Het verticale in VCSEL komt voort uit het feit dat laserdiodes gewoonlijk worden getekend met de grenzen als horizontale vlakken, zodat de output van de VCSEL in deze tekeningen verticaal lijkt te zijn.

VCSELs zijn gebouwd die energie uitzenden bij 850 nanometer (nm) en 1300 nm. Deze golflengten komen overeen met energie in het nabij-infrarode (IR) gedeelte van het elektromagnetische spectrum. (Het langste zichtbare rood ligt bij ongeveer 770 nm.) Optische vezels zenden energie het efficiëntst over bij golflengten rond 1550 nm. Materialen die worden gebruikt om VCSELs te vervaardigen zijn galliumarsenide (GaAs), aluminium galliumarsenide (AlGaAs), en indium galliumarsenide nitride (InGaAsN).

De VCSEL heeft verschillende voordelen ten opzichte van edge-emitting diodes. De VCSEL is goedkoper in grote hoeveelheden te vervaardigen, gemakkelijker te testen en efficiënter. Bovendien heeft de VCSEL minder elektrische stroom nodig om een bepaalde coherente energie-output te produceren. De VCSEL zendt een smalle, meer bijna cirkelvormige bundel uit dan traditionele randstralers; dit maakt het gemakkelijker om de energie van het apparaat in een optische vezel te krijgen. De grootste uitdaging voor ingenieurs is de ontwikkeling van een krachtige VCSEL met een emissiegolflengte van 1550 nm.